Vai al contenuto principale

Impatti sul business

Obiettivi di apprendimento​

Al termine di questo modulo, dovresti essere in grado di:

  • Riconoscere i vantaggi di esplorare il quantum computing ora.
  • Identificare i settori e le applicazioni in cui il quantum computing mostra potenziale.

Potenziali applicazioni del quantum computing per settore​

I supercomputer classici faticano a risolvere problemi con molte variabili che interagiscono in modi complessi, come la modellazione del comportamento molecolare. Questi limiti classici costituiscono barriere al progresso per un'ampia gamma di settori e ostacolano importanti ricerche in fisica, chimica, scienza dei materiali e molto altro.

Per capire come si comporterà una molecola, gli scienziati spesso devono sintetizzarla e sperimentarla nel mondo reale. Per vedere come una piccola modifica influenzerebbe il suo comportamento, di solito devono sintetizzare la nuova versione e ripetere l'esperimento dall'inizio. Si tratta di un processo costoso e dispendioso in termini di tempo. Ostacola lo sviluppo di materiali più resistenti e leggeri per l'ingegneria aerospaziale, frena l'evoluzione dei semiconduttori e rallenta i progressi nella scienza medica. Il quantum computing potrebbe aiutarci a superare le barriere della complessità.

Ci aspettiamo che il quantum computing abbia il maggiore impatto in aree come il machine learning, la simulazione di sistemi naturali e la creazione di nuovi materiali utili.

IBM® sta esplorando i settori in cui si prevede che il quantum computing offra opportunità. L'immagine qui sotto elenca diversi casi d'uso per una varietà di settori, e le sezioni successive di questa lezione descrivono come alcuni dei nostri partner stanno esplorando alcuni di questi casi d'uso.

Casi d'uso

Distribuzione e logistica​

Quando pensi ai supercomputer, potresti pensare ai laboratori nazionali. Ma sapevi che uno dei supercomputer più grandi è gestito da Walmart? Come sottolinea un articolo di McKinsey, i settori viaggi, trasporti e logistica mostrano un buon potenziale per il quantum computing.

Molti dei più grandi sistemi di calcolo sono dedicati alla risoluzione di problemi di ottimizzazione e intelligenza artificiale nei settori dell'aviazione, della logistica, della distribuzione al dettaglio e dei beni di consumo. Problemi di ottimizzazione e simulazione di scenari di grande complessità emergono nella pianificazione delle reti, nel routing, nella programmazione, nella determinazione dei prezzi, nel carico delle merci e nella gestione delle interruzioni. Offrire esperienze memorabili ai clienti attraverso contenuti personalizzati e raccomandazioni tempestive e pertinenti è reso possibile da modelli di intelligenza artificiale in continua evoluzione. Tuttavia, il problema della complessità di solito scala esponenzialmente con la dimensione del problema.

La NC State University, in collaborazione con Delta Air Lines, ha studiato l'applicazione della tecnologia quantistica all'ottimizzazione della programmazione dei gate aeroportuali. I potenziali casi d'uso per le compagnie aeree includono una simulazione più efficiente della gestione delle interruzioni, la pianificazione delle reti aeree e l'ottimizzazione dei carichi di cargo aereo.

Casi d'uso del quantum computing per le compagnie aeree

Per il settore della logistica, che sta affrontando una significativa accelerazione nel commercio online, i computer quantistici potrebbero essere in grado di supportare l'ottimizzazione globale del routing e la ri-ottimizzazione frequente per creare servizi di trasporto multimodale redditizi e servizi di consegna dell'ultimo miglio. Il quantum computing potrebbe aiutare a simulare gli impatti delle interruzioni logistiche con maggiore precisione e supportare processi logistici sostenibili, come l'ottimizzazione del trasporto via container.

Le soluzioni integrate classico-quantistiche potrebbero migliorare la profilazione dei clienti e le raccomandazioni sulla migliore azione successiva pertinente per i settori della distribuzione al dettaglio e dei beni di consumo. L'innovazione continua di nuovi prodotti è un fattore chiave per questi settori, e il quantum computing potrebbe svolgere un ruolo critico nello sviluppo e nel test di nuovi prodotti. L'ottimizzazione della catena di approvvigionamento potrebbe supportare meglio gli sforzi delle aziende per navigare nella complessità e gestire l'equilibrio tra carenza e surplus di inventario.

I computer quantistici offrono uno strumento per analizzare questi problemi in modo diverso. Gli scienziati continuano a sperimentare algoritmi migliori da applicare a questi problemi. In previsione del quantum computing commerciale, le aziende leader stanno identificando e testando casi d'uso che generano capacità quantistiche interne. Più un caso d'uso è progettato in modo efficace, più è probabile che generi valore per il business. Prendi ad esempio il caso d'uso di districare le interruzioni operative nei programmi e nel personale delle compagnie aeree. Questo caso d'uso è promettente perché ha il potenziale di offrire in futuro una soluzione dirompente per un problema aziendale centrale; esiste già un'alternativa classica, sebbene non ottimale; e gli algoritmi quantistici hanno già dimostrato di essere efficaci nella scelta dei migliori scenari nelle simulazioni di Monte Carlo utilizzate nel settore bancario e finanziario. I casi d'uso strategici come questo tengono conto della fattibilità tecnica a breve termine; considerano il potenziale del quantum computing di superare le alternative classiche; e valutano il proiettato impatto aziendale, determinato dai risultati di mercato, dalle conseguenze competitive e dall'impatto finanziario. Per alcuni problemi aziendali chiave, anche un piccolo vantaggio può avere un impatto significativo.

Approfondisci

Consulta queste risorse per saperne di più sui casi d'uso del quantum computing nella distribuzione al dettaglio, nei beni di consumo, nei viaggi e nei trasporti.

Servizi finanziari​

Le banche, i mercati finanziari e le compagnie assicurative si occupano di gestione del rischio. I grandi attori di Wall Street come JPMorgan Chase e Goldman Sachs sperano che il quantum computing possa dare loro un vantaggio nelle probabilità, consentendo loro di gestire meglio le minacce e le opportunità legate ai loro portafogli. I computer quantistici potrebbero anche aiutare i professionisti della finanza a migliorare le loro simulazioni di Monte Carlo, modelli matematici che prevedono i possibili risultati di alberi decisionali complessi per massimizzare il profitto. Altre aree di sperimentazione quantistica includono il rilevamento delle frodi, la lotta al riciclaggio di denaro, il credit scoring, la profilazione precisa dei clienti, una gestione del rischio più efficiente e l'ottimizzazione dei modelli di pricing.

I ricercatori IBM hanno sviluppato un algoritmo quantistico che supera l'approccio tradizionale del campionamento Monte Carlo. In una simulazione di Monte Carlo, il computer prende molti campioni casuali da una determinata distribuzione di probabilità per vedere quale risultato è più probabile. Ridurre l'errore sul risultato previsto della simulazione di Monte Carlo di un fattore 1/X1/X richiede X2X^2 campioni tradizionali in più, ma solo XX campioni quantistici in più. Puoi vedere l'impatto di questa affermazione in due modi: (1) puoi raggiungere un livello di confidenza fisso più rapidamente con un computer quantistico, oppure (2) a parità di tempo, un computer quantistico può offrirti maggiore fiducia nella tua risposta rispetto a una soluzione Monte Carlo classica.

Accelerazione quadratica rispetto a Monte Carlo

Secondo il report "Getting Your Financial Institution Ready for the Quantum Computing Revolution" dell'IBM Institute for Business Value, le istituzioni finanziarie esplorano il quantum computing per accelerare drasticamente calcoli enormemente complessi e migliorare la precisione. A tal fine, i ricercatori IBM hanno creato un simulatore di finanza quantistica per la valutazione delle opzioni. Utilizzando strumenti software e algoritmi quantistici sviluppati da IBM per valutare opzioni con una scalabilità migliore rispetto ai metodi tradizionali, i membri dell'IBM Quantum® Network sperimentano la finanza e il quantum computing.

JPMorgan Chase ha collaborato con IBM Quantum per prevedere il prezzo delle opzioni finanziarie e per migliorare il rilevamento delle frodi e la determinazione dell'affidabilità creditizia.

PayPal ha collaborato con IBM per capire come utilizzare il quantum computing per il rilevamento delle frodi, le operazioni di rischio creditizio e la postura di sicurezza complessiva.

HSBC sta lavorando con IBM per accelerare la preparazione al quantum computing. HSBC prevede di esplorare l'uso del quantum computing per il pricing e l'ottimizzazione del portafoglio, per avanzare verso i suoi obiettivi di neutralità carbonica e per mitigare rischi e attività fraudolente. Per saperne di più, consulta questo articolo: "HSBC Working with IBM to Accelerate Quantum Computing Readiness."

Approfondisci

Sanità e scienze della vita​

In questo settore esistono una varietà di problemi computazionalmente intensivi, alimentati da un'esplosione di dati reali e genomici che l'informatica convenzionale non riesce ad affrontare adeguatamente.

In ambito sanitario, il quantum computing potrebbe aiutare ad affrontare sfide complesse nella diagnostica, nella medicina personalizzata e nella tariffazione assicurativa.

Nelle scienze della vita, il quantum computing potrebbe accelerare la scoperta di nuovi farmaci e strutture proteiche.

Il ruolo centrale della struttura proteica tridimensionale (3D) nella scoperta di farmaci è stato studiato per molti anni. La previsione della struttura 3D a partire da una sequenza primaria di aminoacidi è nota come il problema del ripiegamento delle proteine. I ricercatori IBM hanno dimostrato come il quantum computing possa essere utilizzato per affrontare questo problema.

La Cleveland Clinic sta collaborando con IBM con la missione di far avanzare fondamentalmente il ritmo della scoperta in sanità e scienze della vita attraverso l'uso dell'high-performance computing su cloud ibrido, dell'intelligenza artificiale (AI) e delle tecnologie di quantum computing. Per saperne di più leggi "Cleveland Clinic and IBM Unveil Landmark 10-Year Partnership to Accelerate Discovery in Healthcare and Life Sciences."

Amgen, in partnership con IBM Quantum, ha esplorato il machine learning quantistico per la modellazione della salute della popolazione basata su cartelle cliniche elettroniche. Per saperne di più leggi "Quantum Kernels for Real-World Predictions Based on Electronic Health Records."

Approfondisci

Manifattura discreta industriale​

La manifattura potrebbe diventare una delle prime beneficiarie del quantum computing. I casi d'uso in chimica e materiali, così come le applicazioni di ottimizzazione nella pianificazione della produzione, nella fabbricazione, nella logistica e nella catena di approvvigionamento, nonché il machine learning per il controllo della qualità, sono tutte aree potenziali in cui il quantum computing potrebbe avere un impatto. Questo grafico illustra la categorizzazione dei potenziali casi d'uso del quantum computing nella manifattura.

Potenziali casi d'uso del quantum computing

Molte aziende stanno esplorando potenziali applicazioni del quantum computing nell'aerospazio, nell'automotive e nell'elettronica.

Le applicazioni quantistiche nell'aerospazio e nella difesa includono l'ottimizzazione delle rotte di volo, la fluidodinamica computazionale e lo sviluppo di materiali.

Il settore automobilistico potrebbe potenzialmente beneficiare del quantum computing in una varietà di aree, come il design e lo sviluppo di nuove batterie, la verifica e validazione del software, l'automazione di fabbrica, il controllo della qualità e i sistemi avanzati di assistenza alla guida. Daimler Mercedes-Benz ha utilizzato il quantum computing per ottimizzare la logistica dei trasporti e la chimica delle batterie dei veicoli. Ben Boeser, direttore dell'innovazione per l'unità R&D nordamericana dell'azienda, afferma che sviluppare e perfezionare tecnologie di batteria con maggiore densità energetica potrebbe "sbloccare un'opportunità da un miliardo di dollari". Simulare tutte le varie proprietà e comportamenti molecolari va oltre la capacità di calcolo attuale anche dei supercomputer odierni. Il quantum computing offre un potenziale modo per accelerare il processo di simulazione. Boeser osserva che "il processo pluriennale di test e validazione delle nuove tecnologie per le batterie potrebbe tradursi in opportunità mancate sul mercato se questo lavoro venisse ritardato", motivo per cui Daimler Mercedes-Benz ha collaborato con IBM Quantum per sfruttare la potenza del quantum computing per la ricerca sulle batterie man mano che la tecnologia avanza.

Nell'elettronica, il quantum computing potrebbe migliorare la produttività manifatturiera con una programmazione dinamica e complessa della fabbrica; ottimizzare le prestazioni dei prodotti, come le prestazioni, il consumo energetico e l'area dei chip; e persino accelerare la commercializzazione di materiali avanzati con simulazioni molecolari più ampie e accurate. JSR sta collaborando con IBM Quantum per esplorare come il quantum computing possa far avanzare la ricerca sui chip semiconduttori, in particolare nello sviluppo e nella produzione di fotoresist.

Approfondisci

  • Leggi il report dell'IBM Institute for Business Value su come il quantum computing potrebbe aiutare il settore dell'elettronica nello sviluppo di materiali, nel design dei prodotti e in una manifattura più intelligente: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Electronics."
  • Daimler-Benz sta esplorando come il quantum computing possa accelerare lo sviluppo di nuovi materiali per le batterie, migliorare le tecniche di produzione automobilistica e migliorare l'esperienza del prodotto.

Manifattura di processo industriale​

"Sappiamo nelle nostre ossa che ci sono enormi sfide globali che affronteremo nel prossimo futuro. Quando il quantum computing si espanderà fino a diventare assolutamente dirompente, saremo pronti", afferma il dottor Vijay Swarup, Vicepresidente di Ricerca e Sviluppo di ExxonMobil. Lavorando insieme, ExxonMobil e IBM hanno recentemente dimostrato progressi nell'uso dei computer quantistici per calcolare con precisione le osservabili termodinamiche, dimostrando come il quantum computing possa essere lo strumento di prossima generazione per chimici e ingegneri chimici che sviluppano soluzioni energetiche avanzate. I casi d'uso per ExxonMobil non si fermano qui, poiché si sforzano di risolvere complesse sfide energetiche. Scopri come ExxonMobil utilizza i computer quantistici per trasportare carburanti più puliti.

IBM sta lavorando con Mitsubishi Chemical, un IBM Quantum Network Partner attraverso l'IBM Quantum Keio Hub, su una varietà di potenziali applicazioni quantistiche. La loro pubblicazione del 2019, "Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices," potrebbe essere fondamentale per lo sviluppo futuro delle batterie. Un articolo di EE Times, "Battery Research Advances Quantum Computing Capabilities," fornisce ulteriori informazioni su questa ricerca, che è stata rapidamente seguita da altri due articoli di ricerca — uno su "Applications of Quantum Computing for Investigations of Electronic Transitions in Phenylsulfonyl-Carbazole TADF Emitters" e uno su "Quantum-Classical Computational Molecular Design of Deuterated High-Efficiency OLED Emitters.". La loro missione è modellare e analizzare le strutture molecolari profonde di potenziali nuovi materiali OLED.

Approfondisci

Consulta le risorse elencate qui per saperne di più su come i computer quantistici IBM stanno influenzando questi settori.

Utility​

"Le utility svolgono un ruolo critico nell'aiutare industrie, aziende e consumatori a raggiungere gli obiettivi di emissioni zero nette", afferma Gregor Pillen, General Manager IBM DACH. "Tuttavia, realizzare ciò richiede tecnologie sofisticate per aiutare le utility a prevedere e ottimizzare meglio la rete per soddisfare la domanda, nonché ad aumentare l'uso di energia pulita e rinnovabile. Il quantum computing offre le capacità di calcolo per aiutare le utility a navigare in questo futuro nuovo e più sostenibile."

Come parte dei suoi sforzi di decarbonizzazione, E.ON ha collaborato con IBM per esplorare il potenziale del quantum computing nell'ottimizzazione dell'infrastruttura energetica sempre più decentralizzata del mondo. "Colleghi la tua auto elettrica per caricare la batteria, e potresti avere un pannello solare che alimenta la tua casa e la tua auto. Ma puoi vendere quell'energia in eccesso ai tuoi vicini? Perché devi ottenere energia da migliaia di chilometri di distanza che è stata prodotta in una centrale a gas?" chiede Corey O'Meara, responsabile del quantum computing per le tecnologie digitali di E.ON (vedi "IBM Panel Highlights Quantum Role in Sustainability"). Gli algoritmi di quantum computing potrebbero essere la chiave per gestire la complessità che emerge quando ulteriori risorse vengono collegate alla rete.

Il potenziale del quantum computing nell'aiutare la scoperta di nuovi materiali progettati per migliorare la generazione, il trasferimento e lo stoccaggio di energia è uno dei motivi per cui bp sta collaborando con IBM Quantum per raggiungere i suoi obiettivi di zero emissioni nette.

Woodside Energy, un partner IBM, sta sperimentando nuovi algoritmi per ridurre il costo dei trasferimenti di dati tra sistemi classici e quantistici, rendendo possibile l'applicazione di kernel quantistici ai dati in streaming.

Nel settore delle telecomunicazioni, il quantum computing mostra potenziale per offrire soluzioni per il routing del traffico di rete e il bilanciamento del carico di lavoro, il consumo di GHG/energia e la segmentazione contestuale dei clienti. Vodafone sta collaborando con IBM Quantum per aiutare a validare e promuovere potenziali casi d'uso del quantum computing nelle telecomunicazioni.

Approfondisci

Punti chiave​

Si prevede che il quantum computing abbia un forte impatto nei settori Chimica e Petrolio, Distribuzione e Logistica, Servizi Finanziari, Sanità e Scienze della Vita, e Manifattura.

Esempi di applicazioni per il quantum computing includono:

  • Simulare le dinamiche quantistiche per avanzare nella scoperta di materiali
  • Gestire rischi e opportunità legati ai portafogli finanziari
  • Scoprire nuovi farmaci e strutture proteiche
  • Ottimizzare i sistemi energetici decentralizzati

Il quantum computing può aiutare a risolvere applicazioni che riguardano:

  • La simulazione della natura
  • L'intelligenza artificiale
  • L'ottimizzazione

I leader aziendali dovrebbero prepararsi a questa nuova tecnologia valutando la propria preparazione fin d'ora. Ciò può essere fatto identificando un campione del quantum computing all'interno dell'organizzazione, valutando quali aree del proprio business potrebbero essere influenzate dal quantum computing, sviluppando le giuste competenze e sperimentando con un vero computer quantistico. Continua con il modulo successivo per saperne di più sulle risorse di quantum computing IBM e su come la tua organizzazione può diventare quantum-ready.