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Industries de l'informatique quantique - Fabrication
Alors qu'elle semblait relever de la science-fiction il y a quelques années à peine, l'évolution récente de l'informatique quantique, de l'affirmation de Google selon laquelle elle aurait atteint la suprématie quantique au mémorandum de la Maison Blanche sur la sécurité nationale, a fait de l'informatique quantique une technologie à laquelle nous devrions tous prêter attention. L'informatique quantique modifiera bientôt radicalement l'industrie manufacturière, de la conception des produits à leur fabrication, en passant par les matières premières qui les composent. Selon McKinsey, l'industrie manufacturière représente 16 % du PIB mondial et 14 % de l'emploi total. L'informatique quantique étant sur le point d'avoir un impact global significatif sur l'industrie manufacturière, il est essentiel de comprendre à quoi ressemblera cet impact. Comment cette nouvelle technologie sera-t-elle utilisée dans l'industrie manufacturière et comment les entreprises peuvent-elles se préparer à en tirer parti ?
Qu'est-ce que l'informatique quantique ?
Un ordinateur quantique est une machine qui exploite les phénomènes fantastiques découverts en physique quantique pour réaliser des bonds incroyables en termes de capacité de traitement. Les ordinateurs quantiques surpasseront bientôt les superordinateurs, apportant des avancées significatives dans presque tous les secteurs d'activité et toutes les fonctions. La clé du succès d'un ordinateur quantique réside dans sa capacité à générer et à manipuler des bits quantiques ou "qubits".
Les ordinateurs traditionnels, comme celui que vous utilisez pour lire cet article, utilisent des chaînes d'impulsions électriques ou optiques pour représenter des 0 et des 1. Ces chaînes binaires sont appelées "bits" et alimentent tous les appareils électroniques modernes que vous possédez. En revanche, les ordinateurs quantiques utilisent des "qubits", ou bits quantiques. Un qubit peut être fabriqué de différentes manières, mais les qubits sont souvent constitués de particules subatomiques telles que les électrons et les photons. Bien que cela soit difficile à imaginer, les qubits peuvent stocker plusieurs valeurs à la fois, chacune ayant une probabilité différente de se produire ; cette propriété est connue sous le nom de superposition.
La superposition est la clé de l'augmentation massive de la puissance de traitement permise par l'informatique quantique. Un ordinateur classique de 8 bits, par exemple, peut stocker l'une des 256 valeurs possibles, alors qu'un ordinateur quantique de 8 qubits peut stocker les 256 valeurs possibles simultanément. Avec chaque qubit ajouté, l'éventail des valeurs possibles double. Cette évolution est rapide ; par exemple, un ordinateur quantique de seulement 30 qubits peut contenir plus d'un milliard de valeurs possibles, et un ordinateur quantique de 300 qubits peut contenir plus de valeurs qu'il n'y a d'atomes dans l'univers connu. Avec ce type d'augmentation exponentielle de la puissance de calcul, il n'est pas surprenant que l'informatique quantique suscite autant d'intérêt.
Cas d'utilisation de l'informatique quantique dans la fabrication
Nous avons atteint la limite de la rapidité des ordinateurs traditionnels. Les transistors actuels sont déjà si petits que les effets quantiques commencent à interférer avec leur fonctionnement, de sorte que la miniaturisation n'est plus une option. Le traitement parallèle a également ses limites. Les problèmes de fabrication devenant de plus en plus complexes au fil des ans, et davantage de données devant être traitées, la vitesse accrue du traitement quantique promet d'avoir un impact significatif sur un large éventail d'opérations liées à la fabrication, notamment l'optimisation, la logistique, l'apprentissage automatique, les simulations, etc.
Développement des matériaux
Richard Feynman a popularisé le concept des ordinateurs quantiques. Feynman a postulé que pour simuler des systèmes quantiques, il fallait construire des ordinateurs quantiques, déclarant de manière mémorable que "la nature n'est pas classique... et si vous voulez faire une simulation de la nature, vous feriez mieux de la faire en mécanique quantique". La fabrication de matériaux présentant un meilleur rapport résistance/poids, une plus grande rigidité ou une plus grande élasticité commence par la chimie. La chimie, l'étude de la dynamique moléculaire et les structures électroniques sont toutes des études de processus mécaniques quantiques, et les ordinateurs d'aujourd'hui peinent à simuler avec précision toutes les molécules, sauf les plus simples.
La simulation moléculaire est un processus qui prend du temps et qui repose sur des essais et des erreurs. Même les superordinateurs les plus puissants sont incapables d'effectuer des calculs parfaits, et les estimations imprécises sont insuffisantes pour imiter les molécules complexes et leurs interactions. Avec les méthodes et les technologies existantes, il est peu probable que les propriétés des composés complexes puissent être déterminées avec une grande précision.
La capacité des ordinateurs quantiques à explorer simultanément de multiples possibilités leur permet de résoudre les interdépendances et corrélations complexes impliquées dans la simulation moléculaire et permettra la modélisation complète de molécules grandes et sophistiquées. En raison du temps et de la puissance de calcul actuellement nécessaires, le développement de nouveaux matériaux est une entreprise coûteuse et de longue haleine pour les fabricants. La capacité des ordinateurs quantiques à simuler efficacement les systèmes quantiques aidera les fabricants à débloquer une pléthore de nouveaux matériaux créatifs et inventifs à développer et à fabriquer.
Efficacité des transports
Le voyageur de commerce est un problème mathématique classique qui a d'importantes applications dans le domaine de la fabrication, mais qui est notoirement difficile à résoudre pour les ordinateurs classiques. Le problème est le suivant : "Étant donné une liste de villes et les distances entre chaque paire de villes, quel est l'itinéraire le plus court possible qui visite chaque ville exactement une fois et revient à la ville d'origine ?" Sur un ordinateur traditionnel, il faudrait environ n ! calculs pour n nombre de villes. Les ordinateurs quantiques, en revanche, ne nécessiteraient que √(n !) étapes, ce qui constituerait une amélioration considérable. À titre de comparaison, un ordinateur traditionnel aurait besoin de plus de 40 000 étapes pour résoudre ce problème pour 8 villes, alors qu'un ordinateur quantique n'en aurait besoin que de 200.
Comment optimiser votre flotte de camions de production pour livrer les produits et les renvoyer de la manière la plus rapide et la plus efficace possible ? La logistique des transports est une forme plus complexe du problème du vendeur itinérant. Les fabricants doivent déterminer l'itinéraire le plus efficace entre leurs installations et leurs clients et retour, et comme nous l'avons vu, plus il y a d'arrêts avant le retour, plus ce problème devient difficile. Le problème devient encore plus difficile si l'on ajoute d'autres facteurs au mélange. De combien de camions pensez-vous avoir besoin ? Quelle est la quantité maximale de matériel qu'un camion peut transporter ? Comment réduire les coûts tout en respectant les délais de livraison des clients ?
Pour les fabricants, il s'agit d'une question à laquelle il est de plus en plus important de répondre à une époque où les clients attendent des délais d'exécution plus courts que jamais. L'informatique quantique permettra à l'industrie de répondre à ces questions, et à bien d'autres, à un niveau de rapidité et de précision jamais atteint auparavant.
Gestion des entrepôts et distribution
La planification des matières premières peut être l'un des défis logistiques les plus difficiles à relever pour un fabricant. S'assurer que l'on dispose de suffisamment de matières premières en fonction du nombre de commandes et des délais de production est une tâche ardue. Les entreprises manufacturières peuvent économiser beaucoup d'argent en optimisant leurs processus de planification et de fabrication. La capacité des ordinateurs quantiques à représenter plusieurs réponses en même temps permet de découvrir rapidement la meilleure solution globale, ce qui en fait un bon outil pour les problèmes à variables multiples comme celui-ci.
Nippon Steel est un exemple de fabricant qui se penche déjà sur la question. En collaboration avec Cambridge Quantum Computing et Honeywell, Nippon Steel s'efforce de mettre au point le calendrier le plus efficace possible pour la livraison des produits intermédiaires nécessaires au processus de fabrication de l'acier.
Logistique interne
Gérer vos fournisseurs est déjà difficile, mais dans ce monde en constante évolution, il est essentiel de rester flexible, ce qui est plus facile à dire qu'à faire. Changer de fournisseur peut entraîner des retards de fabrication, des pertes de revenus et une modification de l'ensemble de votre programme de production. Si la plupart des fabricants ont des fournisseurs de secours et des plans d'urgence, il ne s'agit pas forcément des fournisseurs les moins chers, les plus efficaces ou les plus optimaux à utiliser en cas de problème d'approvisionnement. Il y a souvent trop de fournisseurs et trop de données à trier pour déterminer quel est le meilleur fournisseur avec lequel travailler. Les ordinateurs quantiques permettront aux fabricants de prendre ce type de décision à la demande, en leur permettant de déterminer lequel de leurs fournisseurs est le plus optimal, non seulement en cas de crise, mais aussi à tout moment. En permettant la sélection à la demande et rapide des fournisseurs optimaux pour toute situation donnée, les fabricants qui sont les premiers à adopter l'informatique quantique dans le cadre de leur stratégie de transformation numérique obtiendront certainement un avantage concurrentiel grâce à la réduction des coûts et au raccourcissement des cycles de livraison.
Comment les fabricants peuvent-ils se préparer à l'ère quantique ?
Selon un récent rapport de McKinsey, tout secteur qui sera prêt à tirer parti de l'informatique quantique dès ses débuts devrait se préparer à un changement d'activité. Mettez en place des équipes de recherche, embauchez des talents clés ayant des connaissances en informatique quantique et entamez votre parcours de R&D. L'informatique quantique modifiera la façon dont nous menons nos activités. Les entreprises qui maîtriseront l'informatique quantique bénéficieront d'un avantage concurrentiel considérable. Si vous travaillez dans le secteur de la fabrication, il est temps d'étudier comment votre entreprise peut tirer parti de cette technologie révolutionnaire. Une démonstration de faisabilité est un excellent point de départ pour les entreprises qui souhaitent opérer cette transition.
Classiq est le leader des logiciels quantiques. Nous avons le bon produit, les bonnes personnes et les bons processus en place pour assurer le succès des preuves de concepts quantiques. Notre plateforme de développement logiciel brevetée simplifie le développement d'applications quantiques sophistiquées pour n'importe quelle plateforme matérielle. Même les personnes qui ne sont pas des experts en informatique quantique peuvent bénéficier de notre concept d'"expert dans une boîte". Notre équipe a des années d'expérience dans l'enseignement et le développement d'applications quantiques. Nos processus et nos experts peuvent vous accompagner tout au long du processus d'analyse, de développement, de test et de déploiement des applications quantiques.
En plus d'être un fournisseur de services et un partenaire de solutions, l'objectif de Classiq est d'éduquer les clients sur les derniers développements de l'informatique quantique. Travailler avec Classiq sur une preuve de concept en informatique quantique est une démarche d'expert. Contactez-nous dès aujourd'hui pour savoir comment nous pouvons vous aider à accélérer votre voyage quantique et votre stratégie de transformation numérique.
Alors qu'elle semblait relever de la science-fiction il y a quelques années à peine, l'évolution récente de l'informatique quantique, de l'affirmation de Google selon laquelle elle aurait atteint la suprématie quantique au mémorandum de la Maison Blanche sur la sécurité nationale, a fait de l'informatique quantique une technologie à laquelle nous devrions tous prêter attention. L'informatique quantique modifiera bientôt radicalement l'industrie manufacturière, de la conception des produits à leur fabrication, en passant par les matières premières qui les composent. Selon McKinsey, l'industrie manufacturière représente 16 % du PIB mondial et 14 % de l'emploi total. L'informatique quantique étant sur le point d'avoir un impact global significatif sur l'industrie manufacturière, il est essentiel de comprendre à quoi ressemblera cet impact. Comment cette nouvelle technologie sera-t-elle utilisée dans l'industrie manufacturière et comment les entreprises peuvent-elles se préparer à en tirer parti ?
Qu'est-ce que l'informatique quantique ?
Un ordinateur quantique est une machine qui exploite les phénomènes fantastiques découverts en physique quantique pour réaliser des bonds incroyables en termes de capacité de traitement. Les ordinateurs quantiques surpasseront bientôt les superordinateurs, apportant des avancées significatives dans presque tous les secteurs d'activité et toutes les fonctions. La clé du succès d'un ordinateur quantique réside dans sa capacité à générer et à manipuler des bits quantiques ou "qubits".
Les ordinateurs traditionnels, comme celui que vous utilisez pour lire cet article, utilisent des chaînes d'impulsions électriques ou optiques pour représenter des 0 et des 1. Ces chaînes binaires sont appelées "bits" et alimentent tous les appareils électroniques modernes que vous possédez. En revanche, les ordinateurs quantiques utilisent des "qubits", ou bits quantiques. Un qubit peut être fabriqué de différentes manières, mais les qubits sont souvent constitués de particules subatomiques telles que les électrons et les photons. Bien que cela soit difficile à imaginer, les qubits peuvent stocker plusieurs valeurs à la fois, chacune ayant une probabilité différente de se produire ; cette propriété est connue sous le nom de superposition.
La superposition est la clé de l'augmentation massive de la puissance de traitement permise par l'informatique quantique. Un ordinateur classique de 8 bits, par exemple, peut stocker l'une des 256 valeurs possibles, alors qu'un ordinateur quantique de 8 qubits peut stocker les 256 valeurs possibles simultanément. Avec chaque qubit ajouté, l'éventail des valeurs possibles double. Cette évolution est rapide ; par exemple, un ordinateur quantique de seulement 30 qubits peut contenir plus d'un milliard de valeurs possibles, et un ordinateur quantique de 300 qubits peut contenir plus de valeurs qu'il n'y a d'atomes dans l'univers connu. Avec ce type d'augmentation exponentielle de la puissance de calcul, il n'est pas surprenant que l'informatique quantique suscite autant d'intérêt.
Cas d'utilisation de l'informatique quantique dans la fabrication
Nous avons atteint la limite de la rapidité des ordinateurs traditionnels. Les transistors actuels sont déjà si petits que les effets quantiques commencent à interférer avec leur fonctionnement, de sorte que la miniaturisation n'est plus une option. Le traitement parallèle a également ses limites. Les problèmes de fabrication devenant de plus en plus complexes au fil des ans, et davantage de données devant être traitées, la vitesse accrue du traitement quantique promet d'avoir un impact significatif sur un large éventail d'opérations liées à la fabrication, notamment l'optimisation, la logistique, l'apprentissage automatique, les simulations, etc.
Développement des matériaux
Richard Feynman a popularisé le concept des ordinateurs quantiques. Feynman a postulé que pour simuler des systèmes quantiques, il fallait construire des ordinateurs quantiques, déclarant de manière mémorable que "la nature n'est pas classique... et si vous voulez faire une simulation de la nature, vous feriez mieux de la faire en mécanique quantique". La fabrication de matériaux présentant un meilleur rapport résistance/poids, une plus grande rigidité ou une plus grande élasticité commence par la chimie. La chimie, l'étude de la dynamique moléculaire et les structures électroniques sont toutes des études de processus mécaniques quantiques, et les ordinateurs d'aujourd'hui peinent à simuler avec précision toutes les molécules, sauf les plus simples.
La simulation moléculaire est un processus qui prend du temps et qui repose sur des essais et des erreurs. Même les superordinateurs les plus puissants sont incapables d'effectuer des calculs parfaits, et les estimations imprécises sont insuffisantes pour imiter les molécules complexes et leurs interactions. Avec les méthodes et les technologies existantes, il est peu probable que les propriétés des composés complexes puissent être déterminées avec une grande précision.
La capacité des ordinateurs quantiques à explorer simultanément de multiples possibilités leur permet de résoudre les interdépendances et corrélations complexes impliquées dans la simulation moléculaire et permettra la modélisation complète de molécules grandes et sophistiquées. En raison du temps et de la puissance de calcul actuellement nécessaires, le développement de nouveaux matériaux est une entreprise coûteuse et de longue haleine pour les fabricants. La capacité des ordinateurs quantiques à simuler efficacement les systèmes quantiques aidera les fabricants à débloquer une pléthore de nouveaux matériaux créatifs et inventifs à développer et à fabriquer.
Efficacité des transports
Le voyageur de commerce est un problème mathématique classique qui a d'importantes applications dans le domaine de la fabrication, mais qui est notoirement difficile à résoudre pour les ordinateurs classiques. Le problème est le suivant : "Étant donné une liste de villes et les distances entre chaque paire de villes, quel est l'itinéraire le plus court possible qui visite chaque ville exactement une fois et revient à la ville d'origine ?" Sur un ordinateur traditionnel, il faudrait environ n ! calculs pour n nombre de villes. Les ordinateurs quantiques, en revanche, ne nécessiteraient que √(n !) étapes, ce qui constituerait une amélioration considérable. À titre de comparaison, un ordinateur traditionnel aurait besoin de plus de 40 000 étapes pour résoudre ce problème pour 8 villes, alors qu'un ordinateur quantique n'en aurait besoin que de 200.
Comment optimiser votre flotte de camions de production pour livrer les produits et les renvoyer de la manière la plus rapide et la plus efficace possible ? La logistique des transports est une forme plus complexe du problème du vendeur itinérant. Les fabricants doivent déterminer l'itinéraire le plus efficace entre leurs installations et leurs clients et retour, et comme nous l'avons vu, plus il y a d'arrêts avant le retour, plus ce problème devient difficile. Le problème devient encore plus difficile si l'on ajoute d'autres facteurs au mélange. De combien de camions pensez-vous avoir besoin ? Quelle est la quantité maximale de matériel qu'un camion peut transporter ? Comment réduire les coûts tout en respectant les délais de livraison des clients ?
Pour les fabricants, il s'agit d'une question à laquelle il est de plus en plus important de répondre à une époque où les clients attendent des délais d'exécution plus courts que jamais. L'informatique quantique permettra à l'industrie de répondre à ces questions, et à bien d'autres, à un niveau de rapidité et de précision jamais atteint auparavant.
Gestion des entrepôts et distribution
La planification des matières premières peut être l'un des défis logistiques les plus difficiles à relever pour un fabricant. S'assurer que l'on dispose de suffisamment de matières premières en fonction du nombre de commandes et des délais de production est une tâche ardue. Les entreprises manufacturières peuvent économiser beaucoup d'argent en optimisant leurs processus de planification et de fabrication. La capacité des ordinateurs quantiques à représenter plusieurs réponses en même temps permet de découvrir rapidement la meilleure solution globale, ce qui en fait un bon outil pour les problèmes à variables multiples comme celui-ci.
Nippon Steel est un exemple de fabricant qui se penche déjà sur la question. En collaboration avec Cambridge Quantum Computing et Honeywell, Nippon Steel s'efforce de mettre au point le calendrier le plus efficace possible pour la livraison des produits intermédiaires nécessaires au processus de fabrication de l'acier.
Logistique interne
Gérer vos fournisseurs est déjà difficile, mais dans ce monde en constante évolution, il est essentiel de rester flexible, ce qui est plus facile à dire qu'à faire. Changer de fournisseur peut entraîner des retards de fabrication, des pertes de revenus et une modification de l'ensemble de votre programme de production. Si la plupart des fabricants ont des fournisseurs de secours et des plans d'urgence, il ne s'agit pas forcément des fournisseurs les moins chers, les plus efficaces ou les plus optimaux à utiliser en cas de problème d'approvisionnement. Il y a souvent trop de fournisseurs et trop de données à trier pour déterminer quel est le meilleur fournisseur avec lequel travailler. Les ordinateurs quantiques permettront aux fabricants de prendre ce type de décision à la demande, en leur permettant de déterminer lequel de leurs fournisseurs est le plus optimal, non seulement en cas de crise, mais aussi à tout moment. En permettant la sélection à la demande et rapide des fournisseurs optimaux pour toute situation donnée, les fabricants qui sont les premiers à adopter l'informatique quantique dans le cadre de leur stratégie de transformation numérique obtiendront certainement un avantage concurrentiel grâce à la réduction des coûts et au raccourcissement des cycles de livraison.
Comment les fabricants peuvent-ils se préparer à l'ère quantique ?
Selon un récent rapport de McKinsey, tout secteur qui sera prêt à tirer parti de l'informatique quantique dès ses débuts devrait se préparer à un changement d'activité. Mettez en place des équipes de recherche, embauchez des talents clés ayant des connaissances en informatique quantique et entamez votre parcours de R&D. L'informatique quantique modifiera la façon dont nous menons nos activités. Les entreprises qui maîtriseront l'informatique quantique bénéficieront d'un avantage concurrentiel considérable. Si vous travaillez dans le secteur de la fabrication, il est temps d'étudier comment votre entreprise peut tirer parti de cette technologie révolutionnaire. Une démonstration de faisabilité est un excellent point de départ pour les entreprises qui souhaitent opérer cette transition.
Classiq est le leader des logiciels quantiques. Nous avons le bon produit, les bonnes personnes et les bons processus en place pour assurer le succès des preuves de concepts quantiques. Notre plateforme de développement logiciel brevetée simplifie le développement d'applications quantiques sophistiquées pour n'importe quelle plateforme matérielle. Même les personnes qui ne sont pas des experts en informatique quantique peuvent bénéficier de notre concept d'"expert dans une boîte". Notre équipe a des années d'expérience dans l'enseignement et le développement d'applications quantiques. Nos processus et nos experts peuvent vous accompagner tout au long du processus d'analyse, de développement, de test et de déploiement des applications quantiques.
En plus d'être un fournisseur de services et un partenaire de solutions, l'objectif de Classiq est d'éduquer les clients sur les derniers développements de l'informatique quantique. Travailler avec Classiq sur une preuve de concept en informatique quantique est une démarche d'expert. Contactez-nous dès aujourd'hui pour savoir comment nous pouvons vous aider à accélérer votre voyage quantique et votre stratégie de transformation numérique.
A propos de "The Qubit Guy's Podcast" (Le podcast du gars de Qubit)
Animé par The Qubit Guy (Yuval Boger, notre directeur marketing), le podcast accueille des leaders d'opinion de l'informatique quantique pour discuter de questions commerciales et techniques qui ont un impact sur l'écosystème de l'informatique quantique. Nos invités fournissent des informations intéressantes sur les logiciels et algorithmes d'ordinateurs quantiques, le matériel informatique quantique, les applications clés de l'informatique quantique, les études de marché de l'industrie quantique et bien plus encore.
Si vous souhaitez proposer un invité pour le podcast, veuillez nous contacter.
