Les ordinateurs quantiques s’attèlent au défi de l’acier

Des chemins de fer aux navires, en passant par les couteaux et les fourchettes, le nombre de produits fabriqués en acier est trop élevé pour qu’on puisse en dresser la liste. Pour garantir un approvisionnement régulier de ce matériau recherché, le fabricant d’acier japonais Nippon Steel étudie actuellement l’utilité de l’informatique quantique.

L’entreprise, qui a produit 50 millions de tonnes d’acier en 2019 (soit 40 % de la production totale du Japon), s’est associée à Cambridge Quantum Computing (CQC) et Honeywell pour déterminer si les ordinateurs quantiques peuvent améliorer l’efficacité de la chaîne d’approvisionnement.

Après plus d’un an de tests et d’essais de nouveaux algorithmes, la société a conclu que, malgré les limites matérielles actuelles des ordinateurs quantiques, la technologie est très prometteuse pour l’optimisation de problèmes complexes.

Un processus de fabrication complexe

« Les résultats que Nippon Steel et Cambridge Quantum Computing ont pu obtenir indiquent que l’informatique quantique sera un outil puissant pour les entreprises en quête d’un avantage concurrentiel », a déclaré Tony Uttley, président de Honeywell Quantum Solutions.

Le processus de fabrication de l’acier est une affaire très élaborée, qui comprend de nombreuses étapes différentes et nécessite diverses matières premières avant que le produit final puisse être construit. Les usines commencent par prétraiter et raffiner le minerai de fer, le charbon et d’autres minéraux pour les transformer en brames d’acier, qui sont ensuite transformées en produits tels que des rails, des barres, des tuyaux, des tubes et des roues.

Dans le cas de Nippon Steel, où des millions de tonnes de matériaux sont en jeu, trouver la meilleure équation pour s’assurer que les bons produits sont au bon endroit et au bon moment est essentiel pour livrer les commandes aussi efficacement que possible. Si l’on ajoute à cela des délais stricts, on comprend aisément pourquoi les leaders du secteur recherchent les outils les plus avancés possibles pour modéliser et optimiser l’ensemble du système, tout en réduisant les coûts d’exploitation.

Les défis logistiques

C’est pourquoi l’utilisation du papier et du crayon a depuis longtemps été remplacée par des services logiciels sophistiqués, et Nippon Steel investit depuis longtemps dans l’informatique de pointe – mais même les superordinateurs les plus puissants d’aujourd’hui ont du mal à trouver des solutions optimales à des problèmes aussi complexes.

Les ordinateurs classiques ne peuvent offrir que des simplifications et des approximations. La société japonaise a donc décidé de s’essayer aux technologies quantiques et a annoncé l’an dernier un partenariat avec la société de logiciels quantiques CQC. « L’ordonnancement dans nos aciéries est l’un des plus grands défis logistiques que nous ayons à relever, et nous sommes toujours à la recherche de moyens pour rationaliser et améliorer les opérations dans ce domaine », a déclaré Koji Hirano, chercheur en chef chez Nippon Steel.

Les ordinateurs quantiques reposent sur des qubits, de minuscules particules capables de prendre un double état quantique spécial qui leur permet d’effectuer plusieurs calculs à la fois. Cela signifie, en principe, que les problèmes les plus complexes qui ne peuvent être résolus par des ordinateurs classiques dans un délai réaliste pourraient un jour être exécutés sur des ordinateurs quantiques en quelques minutes.

La technologie n’en est encore qu’à ses débuts : les ordinateurs quantiques ne peuvent actuellement prendre en charge que très peu de qubits et ne sont pas capables d’effectuer des calculs utiles à l’échelle d’une entreprise. Les scientifiques cherchent plutôt à démontrer la valeur théorique de la technologie, afin d’être prêts à exploiter le potentiel des ordinateurs quantiques lorsque leur développement sera arrivé à maturité.

Démarrer avec un problème à petite échelle

En pratique, pour Nippon Steel, cela signifiait utiliser les services et l’expertise du CQC pour découvrir quels algorithmes quantiques pourraient modéliser et optimiser le plus efficacement la chaîne d’approvisionnement de l’entreprise.

Pour ce faire, les équipes de recherche des deux entreprises se sont concentrées sur la formulation d’un problème à petite échelle qui, bien qu’il n’apporte pas de valeur significative à Nippon Steel, peut être résolu à l’aide du matériel quantique naissant d’aujourd’hui. Les chercheurs ont développé un algorithme quantique pour ce problème “représentatif” et l’ont exécuté sur le System Model H1 d’Honeywell – la dernière itération du matériel informatique quantique à ions piégés de la société, qui possède 10 qubits disponibles et un volume quantique record de 512. Selon les scientifiques, après seulement quelques étapes, le System Model H1 a été capable de trouver une solution optimale.

« Les résultats sont encourageants pour la mise à l’échelle de ce problème à des instances plus grandes », a déclaré Mehdi Bozzo Rey, le responsable du développement commercial du CQC. « Cette expérience met en évidence les capacités du modèle de système H1 associé à des algorithmes quantiques modernes et montre à quel point cette technologie émergente est vraiment prometteuse. »

Qui plus est : un algorithme d’optimisation tel que celui développé par CQC et Nippon Steel peut être appliqué à de nombreux autres scénarios dans les domaines de la fabrication, du transport et de la distribution.

Ecosystème quantique

Au début de l’année, par exemple, IBM et le géant de l’énergie ExxonMobil ont révélé qu’ils avaient travaillé ensemble pour construire des algorithmes quantiques qui pourraient un jour optimiser le routage de dizaines de milliers de navires marchands traversant les océans pour livrer des biens de consommation courante – un secteur de 14 000 milliards de dollars qui pourrait bénéficier énormément de gains d’efficacité opérationnelle.

Les résultats obtenus par Nippon Steel sont les premiers à apparaître après l’annonce d’un partenariat entre Honeywell et CQC au début du mois. Les capacités logicielles quantiques de CQC devraient fusionner avec les services matériels quantiques d’Honeywell dans le cadre d’un accord qui devrait faire des vagues dans le secteur.

En unissant leurs forces, les deux entreprises sont effectivement prêtes à devenir des leaders dans l’écosystème quantique. Les premiers résultats des essais menés avec Nippon Steel ne sont donc probablement que le début de nombreux nouveaux projets à venir, les deux entreprises appliquant leur expertise complémentaire à des problèmes mondiaux touchant différents secteurs.

Source : ZDNet.com