انتقل إلى المحتوى الرئيسي

التأثيرات على الأعمال

أهداف التعلم​

بنهاية هذه الوحدة، ستكون قادراً على:

  • التعرف على فوائد استكشاف الحوسبة الكمومية الآن.
  • تحديد الصناعات والتطبيقات التي تُظهر فيها الحوسبة الكمومية إمكانات واعدة.

التطبيقات الصناعية الكمومية المحتملة​

تُعاني الحواسيب العملاقة الكلاسيكية في حل المشكلات ذات المتغيرات الكثيرة المتفاعلة بطرق معقدة، كنمذجة سلوك الجزيئات. تُشكِّل هذه القيود الكلاسيكية حواجز أمام التقدم في مجموعة واسعة من الصناعات، وتُعيق البحث المهم في الفيزياء والكيمياء وعلوم المواد وغيرها.

لفهم سلوك الجزيء، كثيراً ما يضطر العلماء إلى تصنيعه وإجراء تجارب عليه في العالم الحقيقي. ولرؤية تأثير تعديل طفيف على سلوكه، يحتاجون في الغالب إلى تصنيع النسخة الجديدة وإعادة إجراء تجربتهم من جديد. هذه عملية باهظة التكلفة وتستغرق وقتاً طويلاً. تُعيق تطوير مواد أقوى وأخف للهندسة الفضائية، وتُقيِّد تطور أشباه الموصلات، وتُعرقل التقدم في العلوم الطبية. يمكن للحوسبة الكمومية مساعدتنا على تجاوز حواجز التعقيد هذه.

نتوقع أن يكون للحوسبة الكمومية أكبر تأثير في مجالات كالتعلم الآلي ومحاكاة الأنظمة الطبيعية وإنشاء مواد جديدة مفيدة.

تستكشف IBM® الصناعات التي من المتوقع أن تُتيح فيها الحوسبة الكمومية فرصاً واعدة. تُدرج الصورة أدناه عدة حالات استخدام لمجموعة متنوعة من الصناعات، وتصف الأقسام التالية من هذا الدرس كيف يستكشف بعض شركائنا بعض هذه الحالات.

حالات الاستخدام

التوزيع والخدمات اللوجستية​

حين تفكر في الحواسيب العملاقة، قد تفكر في المختبرات الوطنية. لكن هل تعلم أن أحد أكبر الحواسيب العملاقة تشغّله شركة Walmart؟ كما تُشير مقالة McKinsey، تُبشِّر مجالات السفر والنقل والخدمات اللوجستية بالحوسبة الكمومية.

كثير من أكبر الأنظمة الحاسوبية مخصصة لحل مشكلات التحسين والذكاء الاصطناعي في صناعات الطيران والخدمات اللوجستية والتجزئة والسلع الاستهلاكية. تظهر مشكلات معقدة وكبيرة من التحسين ومحاكاة السيناريوهات في تخطيط الشبكات والتوجيه والجدولة والتسعير وتحميل البضائع وإدارة الاضطرابات. توفير تجارب عملاء لا تُنسى من خلال تقديم محتوى مخصص وتوصيات ذات صلة وفي الوقت المناسب مدعوم بنماذج ذكاء اصطناعي متطورة. غير أن مشكلة التعقيد تتصاعد عادةً أسياً مع حجم المشكلة.

درست جامعة NC State بالتعاون مع شركة Delta Air Lines تطبيق تكنولوجيا الكم على تحسين جدولة أبواب الطائرات. تشمل حالات الاستخدام المحتملة لشركات الطيران: محاكاة إدارة الاضطرابات بكفاءة أعلى، وتخطيط شبكات الطيران، وتحسين حمولات الشحن الجوي.

حالات استخدام الحوسبة الكمومية لشركات الطيران

في قطاع الخدمات اللوجستية الذي يواجه تسارعاً ملحوظاً في التجارة الإلكترونية، قد تكون الحواسيب الكمومية قادرة على دعم تحسين التوجيه العالمي وإعادة التحسين المتكررة لإنشاء خدمات نقل متعددة الوسائط مربحة وخدمات توصيل الميل الأخير. قد تُساعد الحوسبة الكمومية في محاكاة تأثيرات اضطرابات الخدمات اللوجستية بدقة أعلى ودعم العمليات اللوجستية المستدامة كتحسين شحن الحاويات.

قد تُحسِّن الحلول الكلاسيكية-الكمومية المتكاملة تحديد ملامح العملاء وتوصيات أفضل الإجراءات التالية الملائمة لصناعات التجزئة والسلع الاستهلاكية. الابتكار المستمر في المنتجات عامل رئيسي في هذه الصناعات، ويمكن للحوسبة الكمومية أن تضطلع بدور حاسم في تطوير المنتجات الجديدة واختبارها. قد يُسهم تحسين سلسلة التوريد في دعم جهود الشركات للتعامل مع التعقيد وإدارة التوازن بين شح المخزون وفائضه بصورة أفضل.

توفر الحواسيب الكمومية أداة للنظر في هذه المشكلات بطريقة مختلفة. يواصل العلماء التجربة بخوارزميات أفضل تُطبَّق على هذه المشكلات. استعداداً للحوسبة الكمومية التجارية، تحدد الشركات الرائدة حالات الاستخدام وتختبرها لبناء قدرات كمومية داخلية. كلما كانت حالة الاستخدام مصممة بكفاءة أعلى، زادت احتمالية تحقيق قيمة تجارية. خذ مثلاً حالة استخدام فك تشابكات الاضطرابات التشغيلية في جداول الطيران والموظفين. تُبشِّر هذه الحالة بالنجاح لأنها تمتلك إمكانية تقديم حل مُغيِّر لقواعد اللعبة لمشكلة تجارية جوهرية في المستقبل؛ ويوجد بديل كلاسيكي قائم وإن كان دون المستوى الأمثل؛ وأثبتت الخوارزميات الكمومية بالفعل فعاليتها في اختيار أفضل السيناريوهات في محاكاة مونتي كارلو المستخدمة في المصارف والمالية. تُعالج حالات الاستخدام الاستراتيجية كهذه الجدوى التقنية على المدى القريب؛ وتأخذ في الاعتبار إمكانية تفوق تكنولوجيا الحوسبة الكمومية على البدائل الكلاسيكية؛ وتُقيِّم التأثير التجاري المتوقع المحدد بنتائج السوق والتداعيات التنافسية والأثر المالي. في بعض المشكلات التجارية الرئيسية، حتى ميزة طفيفة يمكن أن يكون لها تأثير كبير.

تحقق من هذا

راجع هذه الموارد لمعرفة المزيد عن حالات استخدام الحوسبة الكمومية في التجزئة والسلع الاستهلاكية وصناعات السفر والنقل.

الخدمات المالية​

تدور مؤسسات المصارف والأسواق المالية والتأمين حول إدارة المخاطر. يأمل عمالقة وول ستريت كـJPMorgan Chase وGoldman Sachs أن تمنحهم الحوسبة الكمومية ميزة في احتمالات الرهان، مما يُتيح لهم إدارة التهديدات والفرص المتعلقة بمحافظهم الاستثمارية بصورة أفضل. يمكن للحواسيب الكمومية أيضاً مساعدة المتخصصين الماليين في تحسين محاكاة مونتي كارلو، وهي نماذج رياضية تتنبأ بالنتائج المحتملة لأشجار قرارات معقدة بهدف تعظيم الربح. تشمل مجالات التجربة الكمومية الأخرى: كشف الاحتيال، ومكافحة غسيل الأموال، وتسجيل الائتمان، وتحديد دقيق لملامح العملاء، وإدارة أكثر كفاءة للمخاطر، وتحسين نماذج التسعير.

طوّر باحثو IBM خوارزمية كمومية تتفوق على النهج التقليدي لأخذ عينات مونتي كارلو. في محاكاة مونتي كارلو، يأخذ الحاسوب عينات عشوائية كثيرة من توزيع احتمالي معطى لمعرفة أي نتيجة هي الأكثر احتمالاً. تقليل الخطأ في النتيجة المتوقعة لمحاكاة مونتي كارلو بمعامل 1/X1/X يتطلب X2X^2 عينة تقليدية إضافية، لكن XX عينة كمومية إضافية فحسب. يمكنك رؤية أثر هذه الجملة بطريقتين: (1) يمكنك الوصول إلى مستوى ثقة محدد بشكل أسرع بحاسوب كمومي، أو (2) لوقت ثابت، يمكن للحاسوب الكمومي إعطاؤك ثقة أعلى في إجابتك مقارنةً بما يُتيحه حل مونتي كارلو الكلاسيكي.

تسريع تربيعي على مونتي كارلو

وفقاً لتقرير "Getting Your Financial Institution Ready for the Quantum Computing Revolution" الصادر عن معهد IBM لقيمة الأعمال، تستكشف المؤسسات المالية الحوسبة الكمومية لتسريع الحسابات بالغة التعقيد وتحسين الدقة بصورة جذرية. لهذا الغرض، أنشأ باحثو IBM محاكياً مالياً كمومياً لتسعير الخيارات. باستخدام الأدوات البرمجية والخوارزميات الكمومية التي طوّرتها IBM لتسعير الخيارات بطرق تتحجَّم أفضل من الطرق التقليدية، يُجري أعضاء شبكة IBM Quantum® تجارب في المالية والحوسبة الكمومية.

شارك JPMorgan Chase مع IBM Quantum لـالتنبؤ بسعر الخيارات المالية وتحسين كشف الاحتيال وتحديد الجدارة الائتمانية.

شارك PayPal مع IBM لمعرفة كيفية استخدام الحوسبة الكمومية في كشف الاحتيال وعمليات مخاطر الائتمان والوضع الأمني العام.

تعمل HSBC مع IBM لتسريع جاهزية الحوسبة الكمومية. تعتزم HSBC استكشاف استخدام الحوسبة الكمومية في التسعير وتحسين المحفظة الاستثمارية، وللمضي قُدماً نحو تحقيق أهدافها الصافية الصفرية، وللتخفيف من المخاطر والأنشطة الاحتيالية. للمزيد، اطّلع على هذه المقالة: "HSBC Working with IBM to Accelerate Quantum Computing Readiness."

تحقق من هذا

الرعاية الصحية وعلوم الحياة​

يوجد تنوع من المشكلات المكثّفة حسابياً في هذا القطاع، مدفوعاً بانفجار البيانات الواقعية والجينومية التي لا تستطيع الحوسبة التقليدية معالجتها بكفاءة.

في الرعاية الصحية، قد تُساعد الحوسبة الكمومية في معالجة التحديات المعقدة في التشخيص والطب الشخصي وتسعير التأمين.

في علوم الحياة، قد تُعجِّل الحوسبة الكمومية باكتشاف أدوية جديدة وبنى بروتينية.

درُست الأهمية المحورية للبنية ثلاثية الأبعاد (3D) للبروتين في اكتشاف الأدوية منذ سنوات عديدة. التنبؤ بالبنية ثلاثية الأبعاد من تسلسل أولي من الأحماض الأمينية يُعرف بمشكلة طي البروتين. أثبت باحثو IBM كيف يمكن استخدام الحوسبة الكمومية في معالجة هذه المشكلة.

تتشارك مؤسسة Cleveland Clinic مع IBM بمهمة تسريع وتيرة الاكتشاف في الرعاية الصحية وعلوم الحياة بشكل جذري من خلال استخدام الحوسبة عالية الأداء على السحابة الهجينة والذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا الحوسبة الكمومية. تعرَّف على المزيد بقراءة "Cleveland Clinic and IBM Unveil Landmark 10-Year Partnership to Accelerate Discovery in Healthcare and Life Sciences."

استكشفت Amgen بالشراكة مع IBM Quantum التعلم الآلي الكمومي لنمذجة صحة السكان استناداً إلى السجلات الصحية الإلكترونية. تعرَّف على المزيد بقراءة "Quantum Kernels for Real-World Predictions Based on Electronic Health Records."

تحقق من هذا

التصنيع الصناعي المنفصل​

قد يكون التصنيع أحد أوائل المستفيدين من الحوسبة الكمومية. حالات الاستخدام في الكيمياء والمواد وتطبيقات التحسين في تخطيط الإنتاج والتصنيع والخدمات اللوجستية وسلاسل التوريد، فضلاً عن التعلم الآلي لمراقبة الجودة، كلها مجالات محتملة قد يكون للحوسبة الكمومية فيها أثر. يصوِّر هذا الرسم البياني تصنيف حالات الاستخدام الكمومي المحتملة في التصنيع.

حالات الاستخدام الكمومي المحتملة

تستكشف شركات كثيرة تطبيقات الحوسبة الكمومية المحتملة في تصنيع الطيران والسيارات والإلكترونيات.

تشمل تطبيقات الكم في الطيران والدفاع: تحسين مسارات الرحلات، وديناميكيات الموائع الحسابية، وتطوير المواد.

يمكن لصناعة السيارات الاستفادة من الحوسبة الكمومية في مجالات عدة كتصميم وتطوير بطاريات جديدة، والتحقق من البرمجيات والتحقق منها، وأتمتة المصانع، ومراقبة الجودة، والمساعدة المتقدمة في القيادة. استخدمت Daimler Mercedes-Benz الحوسبة الكمومية لتحسين اللوجستيات في النقل وكيمياء بطاريات المركبات. يقول Ben Boeser، مدير الابتكار في وحدة البحث والتطوير لأمريكا الشمالية في الشركة، إن تطوير تقنيات بطاريات ذات كثافة طاقة أعلى والإتقان فيها يمكن أن "يفتح فرصة بمليار دولار". محاكاة جميع الخصائص والسلوكيات الجزيئية المختلفة يتجاوز القدرة الحاسوبية الحالية حتى لأفضل الحواسيب العملاقة اليوم. تُتيح الحوسبة الكمومية طريقة محتملة لتسريع عملية المحاكاة. يلاحظ Boeser أن "العملية متعددة السنوات لاختبار تقنية البطاريات الجديدة والتحقق منها يمكن أن تتحول إلى فرص ضائعة في السوق إذا تأخر هذا العمل"، وهذا هو سبب عمل Daimler Mercedes-Benz مع IBM Quantum لتسخير قوة الكم في أبحاث البطاريات مع تقدم التكنولوجيا.

في الإلكترونيات، يمكن للحوسبة الكمومية تحسين إنتاجية التصنيع بجدولة مصنع ديناميكية ومعقدة؛ وتحسين أداء المنتجات كأداء الشرائح والطاقة والمساحة؛ بل وتسريع تسويق المواد المتقدمة بمحاكاة جزيئية أكبر وأكثر دقة. تتشارك JSR مع IBM Quantum لاستكشاف كيف يمكن للحوسبة الكمومية تعزيز أبحاث شرائح أشباه الموصلات، ولا سيما في تطوير وتصنيع مواد الطباعة الضوئية.

تحقق من هذا

  • اقرأ تقرير معهد IBM لقيمة الأعمال حول كيف يمكن للحوسبة الكمومية مساعدة صناعة الإلكترونيات في تطوير المواد وتصميم المنتجات والتصنيع الأذكى: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Electronics."
  • Daimler-Benz يستكشف كيف يمكن للحوسبة الكمومية تسريع تطوير مواد جديدة للبطاريات وتحسين تقنيات تصنيع السيارات وتعزيز تجربة المنتج.

تصنيع العمليات الصناعية​

"نعلم في أعماقنا أن ثمة تحديات عالمية ضخمة سنواجهها في المستقبل المنظور. حين تتطور الحوسبة الكمومية لتصبح مُخِلَّة تماماً بالموازين، سنكون مستعدين"، يقول الدكتور Vijay Swarup، نائب رئيس البحث والتطوير في ExxonMobil. بالعمل معاً، أثبتت ExxonMobil وIBM مؤخراً تقدماً في استخدام الحواسيب الكمومية لحساب المراصد الثرموديناميكية بدقة، مما يُثبت كيف يمكن للكم أن يكون أداة الجيل القادم للكيميائيين والمهندسين الكيميائيين في تطوير حلول طاقة متقدمة. حالات الاستخدام لـExxonMobil لا تقف عند ذلك، إذ تسعى لحل تحديات طاقة معقدة. تعرَّف على كيف تستخدم ExxonMobil الحواسيب الكمومية لشحن وقود أنظف.

تعمل IBM مع Mitsubishi Chemical، شريك شبكة IBM Quantum من خلال IBM Quantum Keio Hub، على مجموعة متنوعة من التطبيقات الكمومية المحتملة. منشورهم لعام 2019، "Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices"، يمكن أن يكون أساسياً لتطوير البطاريات المستقبلية. مقالة EE Times بعنوان "Battery Research Advances Quantum Computing Capabilities," توفر مزيداً من المعلومات حول هذا البحث، الذي أعقبته سريعاً ورقتان بحثيتان أخريان — إحداهما حول "Applications of Quantum Computing for Investigations of Electronic Transitions in Phenylsulfonyl-Carbazole TADF Emitters" والأخرى حول "Quantum-Classical Computational Molecular Design of Deuterated High-Efficiency OLED Emitters.". مهمتهم نمذجة وتحليل البنى الجزيئية العميقة لمواد OLED الجديدة المحتملة.

تحقق من هذا

راجع الموارد المدرجة هنا للتعرف على المزيد حول كيفية تأثير حواسيب IBM Quantum على هذه الصناعات.

المرافق​

"تضطلع المرافق بدور بالغ الأهمية في مساعدة الصناعات والشركات والمستهلكين على تحقيق أهداف صافي الصفر"، يقول Gregor Pillen، المدير العام لـIBM DACH. "غير أن تحقيق ذلك يتطلب تقنيات متطورة لمساعدة المرافق على التنبؤ بالشبكة وتحسينها لتلبية الطلب، فضلاً عن زيادة استخدام الطاقة النظيفة والمتجددة. تُتيح الحوسبة الكمومية القدرات الحاسوبية اللازمة لمساعدة المرافق على الإبحار في هذا المستقبل الأكثر استدامة."

في إطار جهودها لإزالة الكربون، شارك E.ON مع IBM لاستكشاف إمكانية الحوسبة الكمومية في تحسين البنية التحتية للطاقة اللامركزية المتنامية في العالم. "أنت تقوم بتوصيل سيارتك الكهربائية لشحن البطارية، وقد يكون لديك لوح شمسي يُشغِّل منزلك وسيارتك. لكن هل يمكنك بيع الطاقة الفائضة لجيرانك؟ لماذا يتعين عليك الحصول على الطاقة من آلاف الكيلومترات بعيداً صُنعت في محطة طاقة تحرق الغاز؟" يتساءل Corey O'Meara، قائد الحوسبة الكمومية للتكنولوجيا الرقمية في E.ON (انظر "IBM Panel Highlights Quantum Role in Sustainability"). يمكن لخوارزميات الحوسبة الكمومية أن تُمسك بمفتاح إدارة التعقيد الناجم عن إضافة أصول جديدة إلى الشبكة.

إمكانية الحوسبة الكمومية في المساعدة على اكتشاف مواد جديدة مصممة لتحسين توليد الطاقة ونقلها وتخزينها أحد الأسباب التي دفعت bp إلى التحالف مع IBM Quantum لـتحقيق أهدافها الصافية الصفرية.

Woodside Energy، الشريك الـIBM، تُجري تجارب بخوارزميات جديدة لتقليل تكاليف نقل البيانات بين الأنظمة الكلاسيكية والكمومية، مما يُتيح تطبيق النوى الكمومية على بيانات البث.

في صناعة الاتصالات، تُظهر الحوسبة الكمومية إمكانات لتقديم حلول لتوجيه حركة مرور الشبكة وموازنة الأحمال وانبعاثات غازات الدفيئة/استهلاك الطاقة والتجزئة السياقية للعملاء. تتشارك Vodafone مع IBM Quantum للمساعدة في التحقق من حالات الاستخدام الكمومي المحتملة في الاتصالات وتطويرها.

تحقق من هذا

  • اقرأ تقرير McKinsey هذا حول كيف يمكن للحوسبة الكمومية تسريع تطوير تقنيات المناخ لتحويل مسار مكافحة التغير المناخي: "Quantum Computing Might Just Save the Planet."

النقاط الرئيسية​

من المتوقع أن يكون للحوسبة الكمومية تأثير قوي في قطاعات الكيماويات والنفط والغاز، والتوزيع والخدمات اللوجستية، والخدمات المالية، والرعاية الصحية وعلوم الحياة، والتصنيع.

تشمل أمثلة التطبيقات للحوسبة الكمومية:

  • محاكاة الديناميكيات الكمومية للمضي قُدماً في اكتشاف المواد
  • إدارة المخاطر والفرص المتعلقة بالمحافظ الاستثمارية
  • اكتشاف أدوية جديدة وبنى بروتينية
  • تحسين أنظمة الطاقة اللامركزية

يمكن للحوسبة الكمومية المساعدة في حل التطبيقات التي تنطوي على:

  • محاكاة الطبيعة
  • الذكاء الاصطناعي
  • التحسين

ينبغي لقادة الأعمال التحضير لهذه التكنولوجيا الجديدة بتقييم جاهزيتهم الآن. يمكن تحقيق ذلك بتحديد بطل للحوسبة الكمومية، وتقييم المجالات في أعمالهم التي قد تتأثر بالحوسبة الكمومية، وتطوير المهارات المناسبة، والتجربة على حاسوب كمومي حقيقي. تابع إلى الوحدة التالية لمعرفة المزيد عن موارد IBM للحوسبة الكمومية وكيف يمكن لمؤسستك أن تصبح جاهزة للكم.