Как производство использует квантовые технологии

Квантовые технологии быстро переходят из области теории в практические инструменты, создающие ценность для производственного сектора. Например, IBM и Boeing использовали квантовые вычисления в исследованиях, чтобы найти коррозионностойкие материалы.

Этот сдвиг может фундаментально изменить глобальные цепочки производства и поставок, открыв новую эффективность, укрепив безопасность и предоставив дальновидным лидерам стратегическое преимущество.

Всемирный экономический форум и Accenture сотрудничают через Центр квантовых приложений и Отраслевой трек ускорить внедрение квантовых технологий во всех отраслях и предоставить информацию для разработки политики.

Вот что должен знать каждый руководитель производства о последствиях и возможностях, предоставляемых квантовыми технологиями: а также то, как ранние действия могут помочь обеспечить конкурентоспособность в будущем.

Последние несколько лет выявили уязвимости традиционных цепочек производства и поставок: от сбоев, вызванных пандемией, до эскалации атак программ-вымогателей и потрясений, вызванных изменением климата.

В эту эпоху сложности и риска квантовые технологии становятся инструментами нового поколения.

Квантовые вычисления, квантовое зондирование и системы квантовой безопасности теперь готовы совершить прорыв, предлагая беспрецедентную эффективность, точность и отказоустойчивость, которые выходят далеко за рамки возможностей классических технологий.

Ускоряя производственные графики, обеспечивая сверхточные измерения и обеспечивая безопасность критически важных коммуникаций даже в постквантовом мире, квантовые инновации призваны по-новому определить, как производители проектируют, производят и перемещают товары по всему миру.

Квантовые технологии обладают уникальными возможностями для решения проблем сложности и безопасности – и они уже приносят пользу.

Вот три новых приложения, которые пилотируются производителями и лидерами цепочек поставок:

Компания Ford Otosan добилась сокращения времени планирования производства автомобилей на 50 % на одном из своих предприятий за счет использования Гибридный классически-квантовый отжиг D-Wave. Компания столкнулась с растущей сложностью производства более 1500 вариантов автомобилей Ford Transit с широкими возможностями настройки. Каждое изменение технических характеристик, таких как высота крыши или колесная база, требовало перепрограммирования сварочных роботов на 250 станциях, что часто приводило к задержкам. Планирование производства 1000 автомобилей может занять до 10 минут при использовании обычных вычислений и даже больше при использовании инструментов с открытым исходным кодом, что создает узкие места в производственном процессе. Чтобы решить эту проблему, Форд Отосан применил новый подход к планированию с использованием квантовых отжигателей (квантовых компьютеров, предназначенных для решения задач оптимизации). Это решение позволило компании создавать производственные графики менее чем за пять минут, даже управляя до 16 000 ограничений для одного производственного цикла.

Скрытые дефекты микрочипов могут привести к задержкам производства в полупроводниковой промышленности. Внедрение квантовых алмазных датчиков позволило расширить возможности обеспечения качества и диагностики для 3D-полупроводников следующего поколения. Квантовый алмазный микроскоп QuantumDiamonds (QDM) создает точные трехмерные изображения магнитных полей внутри чипов, обнаруживая неисправности, не причиняя никакого ущерба. В отличие от старых методов, QDM работает при комнатной температуре и позволяет избежать необходимости использования сложных установок, таких как вакуумные камеры или криогеника. Компания сотрудничает с 7 из 10 мировых производителей полупроводников, при этом первая установка QDM работает на заводе Fraunhofer EMFT в Мюнхене. Этот практический пример демонстрирует, как квантовые инструменты могут устранить узкие места отрасли в метрологии, прокладывая путь к более надежным и масштабируемым чипам в таких секторах, как автомобилестроение, связь и искусственный интеллект.

Порт Роттердама ежегодно обрабатывает около 500 миллионов тонн грузов и обеспечивает более 8% ВВП Нидерландов. Компания заключила партнерское соглашение с голландским поставщиком услуг связи Eurofiber для пилотирования квантово-защищенной оптоволоконной сети с использованием Технология масштабируемого квантового распределения ключей (QKD) Q*Bird. Эта сеть гарантирует, что чувствительная цифровая инфраструктура и морские коммуникации остаются «недоступными», обеспечивая полную видимость любых попыток взлома и мгновенную регенерацию ключей в случае обнаружения вторжения. Этот технологический скачок связан не только с соблюдением требований, но и с стратегическим щитом от растущей спонсируемой государством киберпреступности и атак на цепочки поставок.

Измеримые эффекты этих пилотных проектов включают сокращение узких мест в производстве, повышение пропускной способности, раннее обнаружение неисправностей, снижение рисков безопасности и повышение гибкости – каждый из них оказывает ощутимое влияние на конечный результат для производителей, которые приступают к работе раньше.

Есть три ключевые области, в которых квантовая технология развивается и может оказать стратегическое влияние на промышленные операции:

Оптимизация: Выгоды в планировании цепочек производства и поставок, последовательности транспортных средств, планировании логистики и управлении запасами — в масштабах, слишком сложных для классических алгоритмов.

Моделирование и открытие материалов: Возможность моделировать атомные взаимодействия для разработки новых материалов, ускоряя исследования и разработки более легких, прочных и экологически чистых продуктов.

Влияние на бизнес: От планирования транспортных средств Ford Otosan до проектов дизайна материалов Boeing — квантовые вычисления могут превратить крупномасштабную промышленную оптимизацию из узкого места в конкурентное преимущество.

Сверхточное измерение: Обеспечивает субнанометровую точность мониторинга, обеспечения качества и управления процессами.

Прогностическое обслуживание: Раннее обнаружение аномалий позволяет осуществлять упреждающее управление активами, сокращая время простоев и затраты на техническое обслуживание.

Полупроводники и передовое производство: Датчики с квантовым усилением обеспечивают более быстрое обнаружение дефектов и более высокую производительность. Датчики инерционного измерения и магнитного поля обеспечивают усовершенствования в дополнение к существующим системам навигации, позиционирования и роботизированной сборки.

Постквантовая криптография и ККД: Защищает конфиденциальные операционные и клиентские данные как от классических, так и от будущих квантовых атак.

Безопасные сети: Недоступные, масштабируемые квантовые сети уже защищают критически важную портовую инфраструктуру Роттердама и прокладывают путь к безопасным и устойчивым логистическим сетям.

Соответствие нормативным требованиям: Перспективная обработка данных и торговые операции в преддверии развития глобальных мандатов в области кибербезопасности.

Чтобы масштабировать внедрение и получить выгоду от квантовых технологий, лидеры производства и цепочки поставок могут использовать несколько параллельных стратегий, от немедленных действий до долгосрочного видения, в том числе:

Развитие квантовой беглости и компетентности в отношении платформ сегодня определит лидеров рынка завтра. Квантовая эра не наступит через несколько лет. Именно здесь и сейчас лидеры производства и цепочек поставок готовы воспользоваться потенциальным преимуществом квантовой технологии, чтобы наметить будущее своих отраслей.