A kvantumszámítástechnika még nem része a mindennapi gyártásirányításnak, de az energetika és a termelőipar már komolyan vizsgálja a benne rejlő lehetőségeket.

A legnagyobb potenciál nem a hagyományos számítógépek leváltásában, hanem olyan rendkívül összetett optimalizálási és szimulációs feladatok megoldásában rejlik, amelyek ma jelentős számítási korlátokba ütköznek.

Amikor túl sok a lehetséges megoldás

Egy modern gyár működtetése folyamatos optimalizálást igényel. Melyik termék melyik gépen készüljön? Milyen sorrendben fussanak a megrendelések? Mikor érdemes elindítani az energiaintenzív folyamatokat? Hogyan hangolható össze a termelés a saját energiatermeléssel, az energiatárolással és a változó villamosenergia-árakkal?

Ahogy nő a változók és korlátozó feltételek száma, a lehetséges kombinációk száma rendkívül gyorsan emelkedik. A kvantumszámítástechnika egyik legígéretesebb ipari alkalmazási területe éppen az ilyen kombinatorikus optimalizálási problémák kezelése.

A kutatások ezért már ma is vizsgálják a kvantumos algoritmusok alkalmazását termelésütemezésre, gépkiosztásra, logisztikai útvonalak optimalizálására és komplex ellátási láncok tervezésére.

Energia és termelés közös optimalizálása

A megújuló energiaforrások terjedésével a termelés és az energiaellátás egyre szorosabban kapcsolódik össze. Egy napelemekkel és akkumulátoros energiatárolóval rendelkező üzemben már nem feltétlenül az a kérdés, mennyi energia szükséges az adott termelési tervhez.

A kérdés inkább az: milyen termelési terv optimális az energia rendelkezésre állását, árát és a gyártási kötelezettségeket egyszerre figyelembe véve?

Ez lényegesen összetettebb optimalizálási feladat. Kvantumos és hibrid kvantum-klasszikus algoritmusokkal ezért már mikrohálózatok, energiatárolók, termelési ütemezések és energiaelosztási problémák optimalizálását is kutatják.

Új anyagok gyorsabb fejlesztése

A másik fontos terület a kvantumszimuláció. Az akkumulátorok, katalizátorok, félvezetők és más korszerű anyagok tulajdonságait alapvetően kvantummechanikai folyamatok határozzák meg.

A megfelelő teljesítményű kvantumszámítógépek hosszabb távon pontosabban modellezhetik ezeket a rendszereket, ami felgyorsíthatja például új akkumulátoranyagok, hatékonyabb katalizátorok vagy energiahatékonyabb ipari folyamatok fejlesztését.

Nem a klasszikus számítógépek helyett

A jelenlegi kvantumszámítógépek még számos technológiai korláttal küzdenek, ezért a közeljövő reális modellje várhatóan a hibrid számítástechnika lesz.

Ebben a klasszikus informatikai rendszerek végzik az adatfeldolgozás és az üzleti logika nagy részét, míg egy-egy különösen nehéz optimalizálási vagy szimulációs részfeladatot kvantumprocesszor kezelhet.

A kvantumszámítógép így nem az ERP-, MES- vagy SCADA-rendszert váltaná le. Inkább speciális számítási gyorsítóként kapcsolódhatna hozzájuk.

A döntő kérdés: van-e kvantumelőny?

Ipari szempontból önmagában kevés, hogy egy problémát kvantumszámítógéppel is meg lehet oldani. Az számít, hogy gyorsabban, pontosabban vagy gazdaságosabban oldható-e meg, mint a legjobb klasszikus módszerrel.

Ez az úgynevezett kvantumelőny ma még csak korlátozott területeken látható, ezért a vállalatok számára jelenleg nem feltétlenül a kvantumhardver beszerzése a fontos.

Érdemesebb azonosítani azokat a termelési, energetikai, logisztikai vagy kutatás-fejlesztési problémákat, amelyek megoldását ma a számítási komplexitás korlátozza.

A kvantumszámítástechnika ugyanis valószínűleg nem minden számításban lesz jobb. Az igazán összetett ipari döntési problémáknál azonban idővel új eszközt adhat a mérnökök kezébe.

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!