Impak perniagaan

Objektif pembelajaran

Menjelang akhir modul ini, kamu sepatutnya boleh:

• Mengenali faedah meneroka pengkomputeran kuantum sekarang.
• Mengenal pasti industri dan aplikasi yang menunjukkan potensi pengkomputeran kuantum.

Potensi aplikasi industri kuantum

Superkomputer klasikal sukar menyelesaikan masalah yang melibatkan banyak pemboleh ubah yang berinteraksi secara rumit, seperti pemodelan tingkah laku molekul. Batasan klasikal ini menghalang kemajuan pelbagai industri, dan menjejaskan penyelidikan penting dalam fizik, kimia, sains bahan, dan banyak lagi.

Untuk memahami bagaimana sesuatu molekul akan berkelakuan, saintis sering perlu mensintesiskannya dan bereksperimen dengannya di dunia nyata. Untuk melihat bagaimana sedikit perubahan akan mempengaruhi tingkah lakunya, mereka biasanya perlu mensintesis versi baru dan menjalankan eksperimen dari awal lagi. Ini adalah proses yang mahal dan memakan masa. Ia menghalang pembangunan bahan yang lebih kuat dan lebih ringan untuk kejuruteraan aeroangkasa, membatasi evolusi semikonduktor, dan menghalang kemajuan dalam sains perubatan. Kuantum boleh membantu kita melepasi halangan kerumitan ini.

Kita jangkakan kuantum akan memberi impak terbesar dalam bidang seperti pembelajaran mesin, simulasi sistem semula jadi, dan penciptaan bahan baru yang berguna.

IBM® sedang meneroka industri di mana pengkomputeran kuantum dijangka menunjukkan peluang. Gambar di bawah menyenaraikan beberapa kes penggunaan untuk pelbagai industri, dan bahagian berikut dalam pelajaran ini menerangkan bagaimana beberapa rakan kongsi kami meneroka kes penggunaan ini.

Pengedaran dan logistik

Apabila kamu memikirkan superkomputer, kamu mungkin memikirkan makmal negara. Tapi tahukah kamu bahawa salah satu superkomputer terbesar dikendalikan oleh Walmart? Seperti yang dinyatakan dalam artikel oleh McKinsey, perjalanan, pengangkutan, dan logistik menunjukkan potensi untuk pengkomputeran kuantum.

Banyak sistem pengkomputeran terbesar didedikasikan untuk menyelesaikan masalah pengoptimuman dan AI dalam industri penerbangan, logistik, runcit dan produk pengguna. Masalah pengoptimuman dan simulasi senario yang besar dan kompleks timbul dalam perancangan rangkaian, penghalaan, penjadualan, penetapan harga, pemuatan kargo, dan pengurusan gangguan. Memberikan pengalaman pelanggan yang berkesan melalui kandungan yang diperibadikan dan cadangan yang tepat masa dan relevan didorong oleh model AI yang terus berkembang. Namun, masalah kerumitan biasanya meningkat secara eksponen dengan saiz masalah.

NC State, dalam kerjasama dengan Delta Air Lines, menyiasat aplikasi teknologi kuantum untuk pengoptimuman penjadualan pintu gerbang penerbangan. Kes penggunaan yang berpotensi untuk syarikat penerbangan termasuk simulasi pengurusan gangguan yang lebih cekap, perancangan rangkaian penerbangan, dan pengoptimuman muatan kargo udara.

Untuk industri logistik, yang menghadapi percepatan ketara dalam perdagangan dalam talian, komputer kuantum mungkin mampu menyokong pengoptimuman penghalaan global dan pengoptimuman semula yang kerap untuk mewujudkan perkhidmatan pengangkutan berbilang mod yang menguntungkan dan penghantaran jarak akhir. Pengkomputeran kuantum mungkin membantu mensimulasikan impak gangguan logistik dengan lebih tepat dan menyokong proses logistik yang mampan, seperti pengoptimuman penghantaran kontena.

Penyelesaian klasikal–kuantum bersepadu mungkin meningkatkan pemprofilkan pelanggan dan cadangan tindakan terbaik seterusnya yang relevan untuk industri runcit dan produk pengguna. Inovasi produk baru yang berterusan adalah faktor utama untuk industri ini, dan pengkomputeran kuantum boleh memainkan peranan penting dalam pembangunan dan pengujian produk baru. Memperkemas rantaian bekalan melalui pengoptimuman mungkin lebih menyokong usaha syarikat untuk mengemudi kerumitan dan mengurus keseimbangan antara kekurangan dan lebihan inventori.

Komputer kuantum menyediakan alat untuk melihat masalah ini dengan cara yang berbeza. Saintis terus bereksperimen dengan algoritma yang lebih baik untuk diterapkan pada masalah ini. Dalam jangkaan pengkomputeran kuantum komersial, syarikat terkemuka mengenal pasti dan menguji kes penggunaan yang menjana keupayaan kuantum dalaman. Semakin baik reka bentuk kes penggunaan, semakin besar kemungkinannya untuk memberikan nilai perniagaan. Ambil contoh, kes penggunaan untuk mengurai gangguan operasi dalam jadual penerbangan dan penggajian. Kes penggunaan ini menunjukkan potensi kerana ia berpotensi menawarkan penyelesaian yang mengganggu untuk masalah perniagaan teras pada masa depan; terdapat alternatif klasikal yang sedia ada, walaupun tidak optimum; dan algoritma kuantum telah terbukti berkesan dalam memilih senario terbaik dalam simulasi Monte Carlo yang digunakan dalam perbankan dan kewangan. Kes penggunaan strategik seperti ini memberi perhatian kepada kebolehlaksanaan teknikal jangka pendek; mempertimbangkan potensi teknologi pengkomputeran kuantum untuk mengatasi alternatif klasikal; dan menilai impak perniagaan yang diunjurkan, seperti yang ditentukan oleh hasil pasaran, akibat persaingan, dan impak kewangan. Untuk beberapa masalah perniagaan utama, walaupun sedikit kelebihan boleh memberi impak yang besar.

Lihat ini

Semak sumber-sumber ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang kes penggunaan pengkomputeran kuantum dalam industri runcit dan produk pengguna, serta perjalanan dan pengangkutan.

• Baca laporan IBM tentang meneroka kes penggunaan kuantum untuk syarikat penerbangan: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Airlines."
• Baca laporan IBM Institute for Business Value tentang logistik kuantum: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Logistics."

Perkhidmatan kewangan

Firma perbankan, pasaran kewangan, dan insurans adalah tentang mengurus risiko. Gergasi Wall Street seperti JPMorgan Chase dan Goldman Sachs berharap pengkomputeran kuantum dapat memberi mereka kelebihan dalam kemungkinan, membolehkan mereka mengurus ancaman dan peluang yang berkaitan dengan portfolio mereka dengan lebih baik. Komputer kuantum juga boleh membantu pakar kewangan meningkatkan simulasi Monte Carlo mereka, model matematik yang meramalkan kemungkinan hasil pokok keputusan yang rumit untuk memaksimumkan keuntungan. Bidang eksperimentasi kuantum lain termasuk pengesanan penipuan, pencegahan pengubahan wang haram, pemarkahan kredit, pemprofilkan pelanggan yang tepat, pengurusan risiko yang lebih cekap, dan pengoptimuman model penetapan harga.

Penyelidik IBM membangunkan algoritma kuantum yang mengatasi pendekatan tradisional persampelan Monte Carlo. Dalam simulasi Monte Carlo, komputer mengambil banyak sampel rawak daripada taburan kebarangkalian yang diberikan untuk melihat hasil yang paling mungkin. Mengurangkan ralat pada hasil ramalan simulasi Monte Carlo dengan faktor $1/X$ memerlukan $X^2$ sampel tradisional lebih banyak, tetapi hanya $X$ sampel kuantum lebih banyak. Kamu boleh melihat impak pernyataan ini dalam dua cara: (1) kamu boleh mencapai tahap keyakinan yang tetap dengan lebih cepat menggunakan komputer kuantum, atau (2) untuk masa yang tetap, komputer kuantum boleh memberi kamu lebih keyakinan dalam jawapan kamu berbanding penyelesaian Monte Carlo klasikal.

Menurut laporan "Getting Your Financial Institution Ready for the Quantum Computing Revolution" oleh IBM Institute for Business Value, institusi kewangan meneroka pengkomputeran kuantum untuk mempercepatkan pengiraan yang sangat rumit secara dramatik dan meningkatkan ketepatan. Untuk tujuan ini, penyelidik IBM telah mencipta simulator kewangan kuantum untuk penetapan harga opsyen. Menggunakan alat perisian dan algoritma kuantum yang dibangunkan oleh IBM untuk menetapkan harga opsyen yang lebih baik berskala berbanding kaedah tradisional, ahli IBM Quantum® Network bereksperimen dengan kewangan dan pengkomputeran kuantum.

JPMorgan Chase bermitra dengan IBM Quantum untuk meramalkan harga opsyen kewangan dan untuk meningkatkan pengesanan penipuan dan penentuan kelayakan kredit.

PayPal bermitra dengan IBM untuk mengetahui cara menggunakan pengkomputeran kuantum untuk pengesanan penipuan, operasi risiko kredit, dan postur keselamatan keseluruhan.

HSBC bekerjasama dengan IBM untuk mempercepatkan kesediaan pengkomputeran kuantum. HSBC merancang untuk meneroka penggunaan pengkomputeran kuantum untuk penetapan harga dan pengoptimuman portfolio, untuk memajukan matlamat sifar bersihnya, dan untuk mengurangkan risiko dan aktiviti penipuan. Untuk mengetahui lebih lanjut, lihat artikel ini: "HSBC Working with IBM to Accelerate Quantum Computing Readiness."

Lihat ini

• Terokai kes penggunaan pengkomputeran kuantum untuk perkhidmatan kewangan dengan membaca laporan ini daripada IBM Institute for Business Value: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Financial Services."

• Untuk gambaran keseluruhan kaedah teknikal pengkomputeran kuantum yang boleh diterapkan pada kewangan, rujuk makalah oleh pasukan IBM Quantum yang diterbitkan dalam IEEE Transactions of Quantum Engineering: "Quantum Computing for Finance: State-of-the-Art and Future Prospects."

Penjagaan kesihatan dan sains hayat

Terdapat pelbagai masalah intensif pengiraan dalam sektor ini, didorong oleh ledakan data dunia nyata dan genomik yang tidak dapat ditangani oleh pengkomputeran konvensional dengan mencukupi.

Dalam penjagaan kesihatan, pengkomputeran kuantum mungkin membantu menangani cabaran kompleks dalam diagnostik, perubatan yang diperibadikan, dan penetapan harga insurans.

Dalam sains hayat, pengkomputeran kuantum mungkin memajukan penemuan ubat baru dan struktur protein.

Peranan utama struktur protein tiga dimensi (3D) dalam penemuan ubat telah dikaji selama bertahun-tahun. Ramalan struktur 3D daripada urutan utama asid amino dikenali sebagai masalah lipatan protein. Penyelidik IBM menunjukkan bagaimana pengkomputeran kuantum boleh digunakan untuk menangani masalah ini.

Cleveland Clinic bermitra dengan IBM dengan misi untuk memajukan kadar penemuan dalam penjagaan kesihatan dan sains hayat secara asas melalui penggunaan pengkomputeran berprestasi tinggi di hybrid cloud, kecerdasan buatan (AI), dan teknologi pengkomputeran kuantum. Ketahui lebih lanjut dengan membaca "Cleveland Clinic and IBM Unveil Landmark 10-Year Partnership to Accelerate Discovery in Healthcare and Life Sciences."

Amgen, dalam kemitraan dengan IBM Quantum, meneroka pembelajaran mesin kuantum untuk pemodelan kesihatan populasi berdasarkan rekod kesihatan elektronik. Ketahui lebih lanjut dengan membaca "Quantum Kernels for Real-World Predictions Based on Electronic Health Records."

Lihat ini

• Terokai kes penggunaan pengkomputeran kuantum untuk penjagaan kesihatan dalam laporan ini daripada IBM Institute for Business Value: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Healthcare.".

• Terokai kes penggunaan pengkomputeran kuantum untuk sains hayat dengan membaca pandangan daripada IBM Institute for Business Value: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Life Sciences."

Pembuatan diskret perindustrian

Pembuatan mungkin menjadi penerima manfaat awal pengkomputeran kuantum. Kes penggunaan dalam kimia dan bahan serta aplikasi pengoptimuman dalam perancangan pengeluaran, fabrikasi, logistik dan rantaian bekalan, serta pembelajaran mesin untuk kawalan kualiti, misalnya, semuanya merupakan kawasan berpotensi di mana pengkomputeran kuantum mungkin memberi impak. Grafik ini menggambarkan pengkategorian kes penggunaan pengkomputeran kuantum yang berpotensi dalam pembuatan.

Banyak syarikat sedang meneroka aplikasi pengkomputeran kuantum yang berpotensi dalam pembuatan aeroangkasa, automotif, dan elektronik.

Aplikasi kuantum dalam aeroangkasa dan pertahanan termasuk pengoptimuman laluan penerbangan, dinamik bendalir pengiraan, dan pembangunan bahan.

Industri automotif berpotensi mendapat manfaat daripada pengkomputeran kuantum dalam pelbagai bidang seperti reka bentuk dan pembangunan bateri baru, pengesahan dan pengesahan perisian, automasi kilang, kawalan kualiti, dan bantuan pemandu lanjutan. Daimler Mercedes-Benz menggunakan pengkomputeran kuantum untuk mengoptimumkan logistik pengangkutan dan kimia bateri kenderaan. Ben Boeser, pengarah inovasi untuk unit R&D Amerika Utara syarikat itu, berkata bahawa membangunkan dan menyempurnakan teknologi bateri bertenaga lebih tinggi boleh "membuka peluang berbilion dolar." Mensimulasikan semua sifat dan tingkah laku molekul yang pelbagai melampaui kuasa pengiraan semasa superkomputer hari ini. Pengkomputeran kuantum menawarkan cara yang berpotensi untuk mempercepatkan proses simulasi. Boeser menyatakan bahawa "proses pelbagai tahun untuk menguji dan mengesahkan teknologi bateri baru boleh diterjemahkan kepada peluang yang terlepas di pasaran jika kerja ini tertangguh," itulah sebabnya Daimler Mercedez-Benz bekerjasama dengan IBM Quantum untuk memanfaatkan kuasa kuantum untuk penyelidikan bateri apabila teknologi berkembang.

Dalam elektronik, pengkomputeran kuantum boleh meningkatkan daya pengeluaran pembuatan dengan penjadualan fab dinamik yang kompleks; mengoptimumkan prestasi produk, seperti prestasi cip, kuasa, dan kawasan; dan bahkan mempercepatkan pengkomersialan bahan lanjutan dengan simulasi molekul yang lebih besar dan lebih tepat. JSR bermitra dengan IBM Quantum untuk meneroka bagaimana pengkomputeran kuantum dapat memajukan penyelidikan cip semikonduktor, terutamanya dalam pembangunan dan pembuatan fotoresist.

Lihat ini

• Baca laporan IBM Institute for Business Value tentang bagaimana pengkomputeran kuantum mungkin membantu industri elektronik dalam pembangunan bahan, reka bentuk produk, dan pembuatan yang lebih pintar: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Electronics."
• Daimler-Benz sedang meneroka bagaimana pengkomputeran kuantum dapat memajukan pembangunan bahan baru untuk bateri, meningkatkan teknik pembuatan automotif, dan meningkatkan pengalaman produk.

Pembuatan proses perindustrian

"Kami tahu dalam diri kami bahawa terdapat cabaran global besar yang akan kami tangani dalam masa terdekat. Apabila pengkomputeran kuantum berkembang untuk menjadi benar-benar mengganggu, kami akan bersedia," kata Dr. Vijay Swarup, Naib Presiden Penyelidikan dan Pembangunan di ExxonMobil. Dengan bekerjasama, ExxonMobil dan IBM baru-baru ini menunjukkan kemajuan dalam menggunakan komputer kuantum untuk mengira secara tepat pemerhatian termodinamik, menunjukkan bagaimana kuantum boleh menjadi alat generasi seterusnya untuk ahli kimia dan jurutera kimia yang membangunkan penyelesaian tenaga lanjutan. Kes penggunaan untuk ExxonMobil tidak berhenti di situ, kerana mereka berusaha untuk menyelesaikan cabaran tenaga yang kompleks. Lihat bagaimana ExxonMobil menggunakan komputer kuantum untuk menghantar bahan api yang lebih bersih.

IBM bekerjasama dengan Mitsubishi Chemical, Rakan Kongsi IBM Quantum Network melalui IBM Quantum Keio Hub, dalam pelbagai aplikasi kuantum yang berpotensi. Penerbitan mereka pada 2019, "Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices," boleh menjadi asas untuk pembangunan bateri masa depan. Artikel EE Times, "Battery Research Advances Quantum Computing Capabilities," memberikan maklumat lebih lanjut tentang penyelidikan ini, yang segera diikuti oleh dua makalah penyelidikan lain — satu tentang "Applications of Quantum Computing for Investigations of Electronic Transitions in Phenylsulfonyl-Carbazole TADF Emitters" dan satu lagi tentang "Quantum-Classical Computational Molecular Design of Deuterated High-Efficiency OLED Emitters.". Misi mereka adalah untuk memodelkan dan menganalisis struktur molekul yang mendalam bagi bahan OLED baru yang berpotensi.

Lihat ini

Semak sumber-sumber yang disenaraikan di sini untuk mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana komputer kuantum IBM memberi impak kepada industri-industri ini.

• Baca laporan IBM tentang "Exploring Quantum Use Cases for Chemicals and Petroleum."

• Lihat kajian kes klien: ExxonMobil sedang memanfaatkan pengkomputeran kuantum untuk membangunkan teknik simulasi kimia yang lebih tepat dalam teknologi dan penyelesaian tenaga.

• Baca laporan McKinsey ini tentang potensi yang mereka lihat dalam sektor kimia dan petroleum: "The Next Big Thing? Quantum Computing's Potential Impact on Chemicals."

• Baca bagaimana IBM dan rakan kongsi sedang mempercepatkan penemuan cara baru untuk mengurangkan perubahan iklim.

Utiliti

"Utiliti memainkan peranan penting dalam membantu industri, syarikat, dan pengguna mencapai sasaran sifar bersih," kata Gregor Pillen, Pengurus Besar IBM DACH. "Namun, merealisasikan itu memerlukan teknologi canggih untuk membantu utiliti meramal dan mengoptimumkan grid dengan lebih baik untuk memenuhi permintaan, serta meningkatkan penggunaan tenaga bersih dan boleh diperbaharui. Pengkomputeran kuantum menawarkan keupayaan pengkomputeran untuk membantu utiliti mengemudi masa depan yang lebih mampan ini."

Sebagai sebahagian daripada usaha penyahjeteraan karbonnya, E.ON telah bermitra dengan IBM untuk meneroka potensi pengkomputeran kuantum untuk mengoptimumkan infrastruktur tenaga dunia yang semakin terdesentralisasi. "Kamu mencolok kereta elektrik untuk mengecas bateri, dan kamu mungkin mempunyai panel solar yang menguasakan rumah dan kereta kamu. Tapi bolehkah kamu menjual lebihan tenaga itu kepada jiran di bawah jalan? Mengapa kamu perlu mendapat tenaga dari beribu kilometer jauh yang dihasilkan di loji kuasa yang membakar gas?" tanya Corey O'Meara, ketua pengkomputeran kuantum teknologi digital E.ON (lihat "IBM Panel Highlights Quantum Role in Sustainability"). Algoritma pengkomputeran kuantum boleh memegang kunci untuk mengurus kerumitan yang terhasil apabila aset tambahan dihubungkan ke grid.

Potensi pengkomputeran kuantum untuk membantu dalam penemuan bahan baru yang direka untuk meningkatkan penjanaan, pemindahan, dan penyimpanan tenaga adalah salah satu sebab bp bergabung dengan IBM Quantum untuk mencapai matlamat sifar bersihnya.

Woodside Energy, rakan kongsi IBM, sedang bereksperimen dengan algoritma baru untuk mengurangkan overhead pemindahan data antara sistem klasikal dan kuantum, memungkinkan untuk menerapkan kernel kuantum pada data penstriman.

Dalam industri telekomunikasi, pengkomputeran kuantum menunjukkan potensi untuk memberikan penyelesaian bagi penghalaan trafik rangkaian dan pengimbangan beban kerja, penggunaan GHG/tenaga, dan segmentasi pelanggan kontekstual. Vodafone bermitra dengan IBM Quantum untuk membantu mengesahkan dan memajukan kes penggunaan kuantum yang berpotensi dalam telekomunikasi.

Lihat ini

• Baca laporan McKinsey ini tentang bagaimana pengkomputeran kuantum boleh mempercepatkan pembangunan teknologi iklim untuk mengubah perjuangan menentang perubahan iklim: "Quantum Computing Might Just Save the Planet."

Pengambilan utama

Pengkomputeran kuantum dijangka memberi impak kuat dalam sektor Kimia dan Petroleum, Pengedaran dan Logistik, Perkhidmatan Kewangan, Penjagaan Kesihatan dan Sains Hayat, dan Pembuatan.

Contoh aplikasi untuk pengkomputeran kuantum termasuk:

• Mensimulasikan dinamik kuantum untuk memajukan penemuan bahan
• Mengurus risiko dan peluang yang berkaitan dengan portfolio kewangan
• Menemui ubat baru dan struktur protein
• Mengoptimumkan sistem tenaga terdesentralisasi

Pengkomputeran kuantum dapat membantu menyelesaikan aplikasi yang melibatkan

• Simulasi alam semula jadi
• Kecerdasan buatan
• Pengoptimuman

Pemimpin perniagaan perlu bersedia untuk teknologi baru ini dengan menilai kesediaan sekarang. Ini boleh dilakukan dengan mengenal pasti penjuang pengkomputeran kuantum, menilai bahagian perniagaan yang mungkin terjejas oleh pengkomputeran kuantum, membangunkan set kemahiran yang betul, dan bereksperimen dengan komputer kuantum sebenar. Teruskan ke modul seterusnya untuk mengetahui lebih lanjut tentang sumber pengkomputeran kuantum IBM dan bagaimana organisasi kamu boleh menjadi quantum ready.