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Impactos empresariales

Objetivos de aprendizaje​

Al final de este módulo, deberías ser capaz de:

  • Reconocer los beneficios de involucrarse ahora con la computación cuántica.
  • Identificar las industrias y aplicaciones en las que la computación cuántica es prometedora.

Aplicaciones cuánticas potenciales en la industria​

Las supercomputadoras clásicas tienen dificultades para resolver problemas con muchas variables que interactúan de maneras complicadas, por ejemplo, modelar el comportamiento de las moléculas. Estos límites clásicos obstaculizan el progreso en una amplia variedad de industrias e inhiben investigaciones importantes en física, química, ciencia de materiales y más.

Para comprender cómo se comporta una molécula, los científicos a menudo necesitan sintetizarla y experimentar con ella en el mundo real. Para ver cómo un pequeño cambio afecta su comportamiento, generalmente deben sintetizar la nueva versión y comenzar el experimento desde cero. Este es un proceso costoso y que consume mucho tiempo. Inhibe el desarrollo de materiales más ligeros y resistentes para el sector aeroespacial, limita la evolución de los semiconductores y frena el progreso en medicina. La computación cuántica podría ayudarnos a superar estos límites de complejidad.

Esperamos que la computación cuántica tenga los mayores impactos en áreas como el aprendizaje automático, la simulación de sistemas naturales y el desarrollo de nuevos materiales útiles.

IBM® estudia las industrias en las que se espera que la computación cuántica ofrezca oportunidades. La imagen a continuación muestra diferentes casos de uso para una serie de industrias, y las siguientes secciones de esta lección describen cómo algunos de nuestros socios están explorando estos casos de uso.

Use Cases

Distribución y logística​

Cuando piensas en supercomputadoras, quizás te imagines laboratorios nacionales. Pero ¿sabías que una de las supercomputadoras más grandes es operada por Walmart? Como muestra un artículo de McKinsey, los viajes, el transporte y la logística son áreas prometedoras para la computación cuántica.

Muchos de los sistemas informáticos más grandes están dedicados a resolver problemas de optimización e IA en las industrias aérea y marítima, el comercio minorista y la industria de bienes de consumo. Grandes y complejas tareas de optimización y simulación surgen en la planificación de redes, enrutamiento, programación, fijación de precios, carga de mercancías y gestión de interrupciones. Ofrecer experiencias memorables a los clientes mediante contenido individualizado y recomendaciones oportunas es posible gracias a modelos de IA en evolución. Sin embargo, la complejidad de los problemas generalmente escala exponencialmente con el tamaño del problema.

La Universidad Estatal de Carolina del Norte, en colaboración con Delta Air Lines, ha investigado la aplicación de la tecnología cuántica para optimizar la planificación de puertas de embarque de aeronaves. Los casos de uso potenciales para las aerolíneas incluyen una gestión de interrupciones más eficiente mediante simulaciones, la planificación de redes de vuelo y la optimización de cargas aéreas.

Quantum computing use cases for airlines

Para la industria logística, que ha experimentado una aceleración significativa del comercio en línea, las computadoras cuánticas podrían apoyar la optimización global de rutas y la reoptimización frecuente para crear servicios de transporte multimodal y de entrega de última milla rentables. La computación cuántica podría ayudar a simular con mayor precisión los impactos de las interrupciones logísticas y fomentar procesos logísticos sostenibles, como la optimización del transporte marítimo de contenedores.

Las soluciones integradas clásico-cuánticas podrían mejorar la segmentación de clientes y las recomendaciones relevantes de siguiente mejor acción para el comercio minorista y la industria de bienes de consumo. La innovación continua de productos es un factor clave para estas industrias, y la computación cuántica podría desempeñar un papel decisivo en el desarrollo y prueba de nuevos productos. La optimización de la cadena de suministro podría ayudar mejor a las empresas a gestionar la complejidad y encontrar un equilibrio entre la escasez y el exceso de inventario.

Las computadoras cuánticas ofrecen una herramienta para abordar estos problemas desde una perspectiva diferente. Los científicos continúan experimentando con mejores algoritmos que pueden aplicarse a estos problemas. En anticipación de la computación cuántica comercial, las empresas líderes identifican y prueban casos de uso para desarrollar competencias cuánticas internas. Cuanto mejor esté diseñado un caso de uso, más probable es que genere valor empresarial. Tomemos, por ejemplo, el caso de uso de gestión de interrupciones operativas en horarios de vuelos y planificación de personal de aerolíneas. Este caso de uso es prometedor porque tiene el potencial de ofrecer en el futuro una solución disruptiva para un problema empresarial central; ya existe una alternativa clásica, aunque subóptima; y los algoritmos cuánticos ya han demostrado ser eficaces para seleccionar los mejores escenarios en simulaciones de Monte Carlo del sector bancario y financiero. Los casos de uso estratégicos como este consideran la viabilidad técnica a corto plazo, el potencial de la computación cuántica para superar las alternativas clásicas y el impacto empresarial proyectado, medido en resultados de mercado, consecuencias competitivas e implicaciones financieras. En algunos problemas empresariales centrales, incluso una pequeña ventaja puede tener un impacto significativo.

Más información

Consulta estos recursos para obtener más información sobre los casos de uso de la computación cuántica en el comercio minorista y de bienes de consumo, así como en la industria de viajes y transporte.

Servicios financieros​

Los bancos, los mercados financieros y las compañías de seguros están orientados a la gestión de riesgos. Grandes nombres de Wall Street como JPMorgan Chase y Goldman Sachs esperan que la computación cuántica les brinde una ventaja en la evaluación de riesgos y les ayude a gestionar mejor las oportunidades y amenazas para sus carteras. Las computadoras cuánticas también podrían ayudar a los profesionales financieros a mejorar sus simulaciones de Monte Carlo: modelos matemáticos que predicen los posibles resultados de árboles de decisión complejos para maximizar las ganancias. Otras áreas de experimentación cuántica incluyen la detección de fraudes, la lucha contra el lavado de dinero, la calificación crediticia, la segmentación precisa de clientes, una gestión de riesgos más eficiente y la optimización de modelos de precios.

Investigadores de IBM han desarrollado un algoritmo cuántico que supera el enfoque tradicional de muestreo de Monte Carlo. En una simulación de Monte Carlo, la computadora toma muchas muestras aleatorias de una distribución de probabilidad dada para determinar el resultado más probable. Para reducir el error en el resultado previsto de la simulación de Monte Carlo por un factor de 1/X1/X, se necesitan X2X^2 más muestras tradicionales, pero solo XX más muestras cuánticas. Esto se puede interpretar de dos maneras: (1) Con una computadora cuántica se puede alcanzar un nivel de confianza determinado más rápidamente, o (2) una computadora cuántica puede proporcionar más confianza en el resultado en un tiempo fijo que una solución clásica de Monte Carlo.

Quadratic speedup over Monte Carlo

Según el informe "Getting Your Financial Institution Ready for the Quantum Computing Revolution" del IBM Institute for Business Value, las instituciones financieras exploran la computación cuántica para acelerar drásticamente cálculos inmensamente complicados y mejorar la precisión. Con este fin, los investigadores de IBM han desarrollado un simulador financiero cuántico para la valoración de opciones. Utilizando herramientas de software y algoritmos cuánticos de IBM que escalan mejor que los métodos tradicionales en opciones, los miembros del IBM Quantum® Network experimentan con finanzas y computación cuántica.

JPMorgan Chase ha colaborado con IBM Quantum para predecir el precio de opciones financieras y mejorar la detección de fraudes y la evaluación de solvencia crediticia.

PayPal ha colaborado con IBM para descubrir cómo se puede utilizar la computación cuántica para la detección de fraudes, operaciones de riesgo crediticio y la postura de seguridad general.

HSBC trabaja con IBM para acelerar la preparación cuántica. HSBC planea explorar la computación cuántica para la optimización de precios y carteras, avanzar en sus objetivos de cero emisiones netas y mitigar riesgos y actividades fraudulentas. Más información en este artículo: "HSBC Working with IBM to Accelerate Quantum Computing Readiness."

Más información

Salud y ciencias de la vida​

En este sector existe una gran variedad de problemas computacionalmente intensivos que surgen de una avalancha de datos del mundo real y genómicos que no pueden ser gestionados adecuadamente con la tecnología informática convencional.

En el sector sanitario, la computación cuántica podría ayudar a resolver desafíos complejos en diagnóstico, medicina personalizada y fijación de precios de seguros.

En las ciencias de la vida, la computación cuántica podría impulsar el descubrimiento de nuevos medicamentos y estructuras proteínicas.

El papel central de la estructura tridimensional (3D) de las proteínas en el descubrimiento de fármacos se ha investigado durante muchos años. La predicción de la estructura 3D a partir de una secuencia primaria de aminoácidos se conoce como el problema del plegamiento de proteínas. Los investigadores de IBM han demostrado cómo se puede utilizar la computación cuántica para resolver este problema.

La Cleveland Clinic coopera con IBM con el objetivo de acelerar fundamentalmente el ritmo de los descubrimientos en salud y ciencias de la vida mediante el uso de computación de alto rendimiento en la nube híbrida, inteligencia artificial (IA) y tecnologías de computación cuántica. Más información en: "Cleveland Clinic and IBM Unveil Landmark 10-Year Partnership to Accelerate Discovery in Healthcare and Life Sciences."

Amgen, en asociación con IBM Quantum, ha explorado el aprendizaje automático cuántico para el modelado de salud poblacional basado en registros de salud electrónicos. Más información en: "Quantum Kernels for Real-World Predictions Based on Electronic Health Records."

Más información

Manufactura industrial discreta​

La manufactura podría convertirse en una de las primeras beneficiarias de la computación cuántica. Los casos de uso en química y materiales, así como las aplicaciones de optimización en planificación de producción, fabricación, logística y cadena de suministro, y el aprendizaje automático para el control de calidad son áreas potenciales en las que la computación cuántica podría tener impacto. Este gráfico muestra la categorización de los casos de uso potenciales de la computación cuántica en la manufactura.

Potential quantum computing use cases

Muchas empresas exploran aplicaciones potenciales de la computación cuántica en las industrias aeroespacial, automotriz y electrónica.

Las aplicaciones cuánticas en el sector aeroespacial y de defensa incluyen la optimización de rutas de vuelo, la mecánica de fluidos computacional y el desarrollo de materiales.

La industria automotriz podría beneficiarse potencialmente de la computación cuántica en diversas áreas, como el desarrollo de nuevos diseños de baterías, la verificación y validación de software, la automatización de fábricas, el control de calidad y la asistencia al conductor. Daimler Mercedes-Benz utilizó la computación cuántica para optimizar la logística de transporte y la química de las baterías de vehículos. Ben Boeser, director de innovación de la unidad de I+D norteamericana de la empresa, dice que el desarrollo y la mejora de tecnologías de baterías con mayor densidad energética podrían «desbloquear una oportunidad de miles de millones de dólares». La simulación de todas las propiedades y comportamientos moleculares supera la capacidad de cálculo actual incluso de las supercomputadoras de hoy. La computación cuántica ofrece un posible camino para acelerar el proceso de simulación. Boeser señala que «el proceso de varios años de prueba y validación de nuevas tecnologías de baterías puede llevar a perder oportunidades de mercado si este trabajo se retrasa», por lo que Daimler Mercedes-Benz colaboró con IBM Quantum para aprovechar las posibilidades de la computación cuántica para la investigación de baterías.

En la industria electrónica, la computación cuántica podría mejorar el rendimiento de fabricación mediante la planificación compleja y dinámica de fábricas; optimizar el rendimiento de productos como el rendimiento de chips, el consumo de energía y el área; e incluso acelerar la comercialización de materiales avanzados con simulaciones moleculares más grandes y precisas. JSR coopera con IBM Quantum para investigar cómo la computación cuántica puede impulsar la investigación de chips semiconductores, especialmente en el desarrollo y fabricación de fotorresinas.

Más información

  • Lee el informe del IBM Institute for Business Value sobre cómo la computación cuántica podría ayudar a la industria electrónica en el desarrollo de materiales, el diseño de productos y una fabricación más inteligente: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Electronics."
  • Daimler-Benz investiga cómo la computación cuántica puede impulsar el desarrollo de nuevos materiales para baterías, mejorar las técnicas de fabricación y optimizar la experiencia del producto.

Manufactura industrial de procesos​

«Sabemos en lo más profundo que hay enormes desafíos globales que abordaremos en un futuro previsible. Cuando la computación cuántica se escale y sea realmente disruptiva, estaremos preparados», dice el Dr. Vijay Swarup, vicepresidente de investigación y desarrollo de ExxonMobil. Juntos, ExxonMobil e IBM han demostrado recientemente avances en el uso de computadoras cuánticas para calcular con precisión observables termodinámicos, mostrando cómo la computación cuántica puede ser la herramienta de próxima generación para químicos e ingenieros químicos que desarrollan soluciones energéticas avanzadas. Los casos de uso para ExxonMobil no se detienen ahí: aspiran a resolver desafíos energéticos complejos. Descubre cómo ExxonMobil utiliza computadoras cuánticas para enviar combustibles más limpios.

IBM trabaja con Mitsubishi Chemical, un socio del IBM Quantum Network a través del IBM Quantum Keio Hub, en una serie de aplicaciones cuánticas potenciales. Su publicación de 2019, «Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices», podría ser fundamental para el futuro desarrollo de baterías. Un artículo en EE Times, "Battery Research Advances Quantum Computing Capabilities," proporciona más información sobre esta investigación, que fue seguida poco después por dos artículos de investigación adicionales: uno sobre "Applications of Quantum Computing for Investigations of Electronic Transitions in Phenylsulfonyl-Carbazole TADF Emitters" y otro sobre "Quantum-Classical Computational Molecular Design of Deuterated High-Efficiency OLED Emitters." Su objetivo es modelar y analizar las estructuras moleculares profundas de posibles nuevos materiales OLED.

Más información

Consulta estos recursos para obtener más información sobre cómo las computadoras IBM Quantum impactan estas industrias.

Empresas de servicios públicos​

«Las empresas de servicios públicos desempeñan un papel crucial en ayudar a las industrias, empresas y consumidores a alcanzar los objetivos de cero emisiones netas», dice Gregor Pillen, Director General de IBM DACH. «Sin embargo, para lograrlo, se necesitan tecnologías sofisticadas que ayuden a las empresas de servicios públicos a predecir y optimizar mejor la red para satisfacer la demanda y aumentar el uso de energías limpias y renovables. La computación cuántica ofrece las capacidades de cálculo para ayudar a las empresas de servicios públicos a navegar en este futuro nuevo y más sostenible.»

Como parte de sus esfuerzos de descarbonización, E.ON se ha asociado con IBM para explorar el potencial de la computación cuántica para optimizar la infraestructura energética cada vez más descentralizada del mundo. «Enchufas tu coche eléctrico para cargarlo y tal vez tengas un panel solar que alimenta tu casa y tu coche. Pero ¿puedes revender esa energía excedente a tus vecinos? ¿Por qué necesitas obtener energía de miles de kilómetros de distancia, generada en una central eléctrica de gas?», pregunta Corey O'Meara, responsable de computación cuántica de E.ON Digital Technology (véase "IBM Panel Highlights Quantum Role in Sustainability"). Los algoritmos de computación cuántica podrían ser la clave para gestionar la complejidad que surge cuando se conectan activos adicionales a la red.

El potencial de la computación cuántica para descubrir nuevos materiales que mejoren la generación, transmisión y almacenamiento de energía es una razón por la que bp coopera con IBM Quantum para alcanzar sus objetivos de cero emisiones netas.

Woodside Energy, un socio de IBM, experimenta con nuevos algoritmos para reducir la sobrecarga de transferencias de datos entre sistemas clásicos y cuánticos, lo que permite aplicar núcleos cuánticos a datos en streaming.

En la industria de las telecomunicaciones, la computación cuántica muestra potencial para soluciones en enrutamiento de tráfico de red y distribución de carga, consumo de GEI/energía y segmentación contextual de clientes. Vodafone coopera con IBM Quantum para validar y avanzar en posibles casos de uso cuánticos en telecomunicaciones.

Más información

Conclusiones clave​

Se esperan fuertes impactos de la computación cuántica en las áreas de química y petróleo, distribución y logística, servicios financieros, salud y ciencias de la vida, y manufactura.

Aplicaciones ejemplares de la computación cuántica incluyen:

  • Simulación de dinámica cuántica para acelerar el descubrimiento de materiales
  • Gestión de riesgos y oportunidades en carteras financieras
  • Descubrimiento de nuevos medicamentos y estructuras proteínicas
  • Optimización de sistemas energéticos descentralizados

La computación cuántica puede ayudar a resolver aplicaciones que implican:

  • Simulación de la naturaleza
  • Inteligencia artificial
  • Optimización

Los líderes empresariales deben prepararse ahora para esta nueva tecnología evaluando su preparación. Esto puede hacerse identificando a un responsable de computación cuántica, evaluando qué áreas de negocio podrían verse afectadas por la computación cuántica, desarrollando las competencias adecuadas y experimentando con una computadora cuántica real. Continúa con el siguiente módulo para aprender más sobre los recursos de computación cuántica de IBM y cómo tu organización puede volverse Quantum-ready.