ExxonMobil社によると、世界人口のかなりの部分がエネルギーへのアクセスで日々困難に直面していて、公衆衛生に影響を及ぼし、多くの人が可能性を十分に発揮できていないといいます。世界の人口が現在75億人から2040年には92億人になると予測されているように、人口が増加するにつれてエネルギー問題はさらに大きくなっています。
増大する人口に信頼できる安価なエネルギーを供給すると同時に、環境への影響や気候変動のリスクを軽減することを、ExxonMobil社のリーダーたちは、これを社会の「二重の課題」と呼んでいます。
「この課題に取り組むための近い将来の方法のひとつが、石炭に比べて温室効果ガスの排出量が最大60％少ない天然ガスです。発電用を石炭から天然ガスに切り替えることで、大気の質が改善され、炭素濃度が削減されます」とExxonMobil社の研究開発担当副社長のVijay Swarup博士は述べています。「しかし、問題は生産の問題だけではなく、輸送の問題でもあります。」
LNGの輸送は、スニーカーの輸送とは異なります。消費されるタイミングに合わせて「ジャストインタイム」に出荷される必要があるのです。効率的な輸送は絶対に重要です。
世界的なLNG輸送ネットワークにおける決定の組み合わせの数は2^1,000,000通りです
宇宙に存在する原子の数は2^270です
2021年には、重要な燃料供給を海を越えて輸送するために、500隻以上のLNG船が使用されています。LNGは重要なインフラに電力を供給するために、目的地の港まで年間何千回も移動します。
このような船舶の艦隊に最適なルートを見つけることは、気が遠くなるほど複雑になる可能性があります。LNGを効率的に輸送するには、各配送サイトのLNG要件に加えて、年間の各日の各船舶の位置を考慮する必要があるのです。
今のところ、この種の問題は古典的なコンピューティングでは正確に解くことができません。わずか数十隻の船舶が関与する単純化された問題であっても、さまざまな決定の可能な組み合わせによって、その数は21,000,000通りにも及ぶに可能性があります。これは、宇宙の原子の総数よりも多いのです。
古典的なコンピューターは、この問題を消化しやすい塊に分解し、最先端の数学的手法を適用することで、この問題に取り組みます。このアプローチでは、最適解はおろか、有用な解を出すのにも何時間もかかることがあるのです。
問題をより大規模な船隊に拡大したり、天候や需要の変動といった不確定要素を取り入れたりすると、問題は急速に難解になり、最先端の従来のコンピューティングシステムでは固有のハード・リミットに直面することになってしまいます。
量子コンピューターは、この種の複雑さに対処するために新しいアプローチを採用しており、従来のスーパーコンピューターだけでは処理できない解決策を見つけられる可能性があります。Exxonのような業界リーダーは現在、古典的なコンピューティング技術と量子コンピューティング技術をどのように融合させれば、大きく複雑で差し迫ったグローバルな課題を解決できるかを探求しているのです。
現在のパラダイムの下では、あらゆる種類の最適化問題を正確に解決することはほぼ不可能に近く、企業や組織はプロセスにおけるある程度の不確実性と非効率性を受け入れる必要があります。量子コンピューティングはまだ初期段階ではありますが、将来的にこの課題を軽減するのに役立つ可能性のある革新的な新しいアプローチを提供します。
IBMリサーチとExxonMobil社の企業戦略リサーチのチームは共同で、量子デバイス上での海上在庫ルーティングをモデル化し、車両と在庫ルーティングのさまざまな戦略の長所とトレードオフを分析し、そのオペレーションに実用的なソリューションを構築するための基礎を築きました。
IBMの量子ハードウェアは、小さなプロトタイプ・システムから、より有望な大型デバイスへと急速にスケールアップしており、研究者たちは、これまで解決できなかったルーティング問題を処理できる可能性に期待しています。
「IBM Quantumと提携することで、私たちの目的は、より複雑な最適化に取り組む能力を最終的にレベルアップすることです」とExxonMobil社のSwarupは述べています。「より大きな問題を解決し、より大きな違いを生み出すために」
ExxonMobil社にとって、量子コンピューティングの用途は海上の船舶の調整をはるかに超えた範囲に及ぶことになるでしょう。量子は化学をシミュレートする新しい機能を提供し、エネルギーの持続可能性と効率の発展につながる可能性があるのです。また、量子は大規模な炭素回収の開発に必要な発見をサポートしたり、低エネルギー処理のための新しい触媒や活性物質の特定に役立つ可能性もあります。
ExxonMobil社は、量子ハードウェアとソフトウェアの設計と絶え間ない改善をIBMに依存しています。また、ExxonMobil社の研究者は、IBMの専門家と協力して新世代のアルゴリズムの開発とテストを行っています。
「この初期段階でも、量子コンピューティングは、その特殊な力に適したさまざまな考え方を刺激することが分かってきています。私たちは世界規模の大きな課題に、近い将来取り組むことになることを知っています。量子コンピューティングが完全な規模になるとき、私たちの準備が整うでしょう。」
ExxonMobil社とIBMがルーティングの定式化を解決するために量子アルゴリズムをどのように探求しているかについては、こちらをご覧ください。
ExxonMobil社の量子チームは、応用数学者、最適化の専門家、計算化学者、その他の科学者で構成され、新しいアルゴリズムに必要な基礎研究を行い、エネルギーの重要性を見据えることができます。この視点は、ExxonMobil社自身の研究だけでなく、IBM Quantum Networkコミュニティー全体にとっても有益でした。短期間で、彼らはネットワーク全体と関わり、協力し始め、コミュニティーの他の人々にも思慮深い質問を投げかけました。
ExxonMobil社と同様、IBM Quantum Networkのメンバーのほとんどは、長年にわたって解決しようとしてきた現実世界の課題に直面しています。現在、彼らは先手を打っています。IBM Quantumの成長を続ける量子コンピューティング・ハードウェア・スイートが、開発ロードマップで定義されている必要な規模と容量に達するとすぐに実行できる量子ツールを開発しているのです。
ExxonMobil社は、世界最大級のエネルギー供給会社および化学品メーカーであり、エネルギーと高品質の化学製品に対する世界の増大するニーズに安全かつ責任を持って応えるための次世代技術を開発および適用しています。
IBM Quantum Networkについて
IBM Quantum Network は、 IBM と協力して量子コンピューティングを推進するフォーチュン 500 企業、学術機関、新興企業、国立研究所のコミュニティです。
準備はいいですか？
今後 10 年間で、量子コンピューティングはビジネスと社会を変革します。今行動を起こさない組織は取り残されます。
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2022年3月、米国で作成。
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