آیا محاسبات کوانتومی می تواند آشفتگی جاری سفرهای هوایی را پاک کند؟

برای هزاران نفر، فصل تعطیلات 2022 به خاطر جایی که نتوانستند بروند، چه کاری را انجام ندادند و چه کسانی را نتوانستند ببینند در خاطر خواهند ماند. این بیشتر به این دلیل است که یک طوفان عظیم زمستانی سفرهای هوایی را برای روزها فلج کرد، بلکه به این دلیل است که روزهای زیادی طول می کشد تا سفرهای هوایی به حالت عادی بازگردد. این فقط یک فاجعه آب و هوایی نیست، بلکه یک شکست عملیاتی است.

بدترین نمونه از آن شکست تا کنون شرکت هواپیمایی ساوت وست است، که خود هزاران پرواز را در روزهای اخیر لغو کرد، باعث شد مشتریان نتوانند زمان‌بندی مجدد سفر را تغییر دهند و اغلب ساعت‌ها در حالت تعلیق بودند، و چند روز پس از گذشت بدترین هوا، به نظر می‌رسید که بسیاری از خدمه پرواز، هواپیماها و تراکت‌ها را به همان صفحه بازگرداند.

آیا محاسبات کوانتومی می تواند به جلوگیری از این اتفاق کمک کند یا می تواند به جلوگیری از تکرار آن کمک کند؟ 

لارنس گاسمن، بنیانگذار و رئیس تحقیقات IQT گفت: «برنامه ریزی خطوط هوایی در واقع یک الگوریتم غیرخطی بزرگ است. متغیرها عبارتند از پرسنل (و پرسنل صحیح)، در دسترس بودن فضای هوایی، در دسترس بودن باند، در دسترس بودن هواپیما، هتل ها و بسیاری عوامل دیگر. از آنجایی که الگوریتم غیرخطی است، تغییرات کوچک در متغیرها تفاوت زیادی ایجاد می‌کند و تغییرات فاجعه‌آمیز تفاوت فاجعه‌باری ایجاد می‌کند.

نظر گسمن بازتاب مشاهداتی از یک گزارش تحقیقاتی است که IBM تقریباً سه سال پیش منتشر کرد - "کاوش در موارد استفاده از محاسبات کوانتومی برای خطوط هوایی." در آن گزارش، محققان IBM بیان کردند که شرکت‌های هواپیمایی معمولاً با «استفاده از الگوریتم‌های زیر بهینه در رایانه‌های کلاسیک» برای رفع اختلالات عملیاتی عظیم کار می‌کنند. با توجه به محدودیت‌های رایانه‌های فعلی، هر عنصر خاص، مانند خدمه، اسلات‌ها و تجهیزات، به‌صورت متوالی و سیلو مدیریت می‌شوند. بازیابی در کل سیستم ممکن است یک هفته یا بیشتر طول بکشد و رضایت مسافران را تهدید کند. اثرات درجه دوم در سایر پروازها و فرودگاه ها می تواند سالانه تا 500 میلیون دلار برای یک شرکت هواپیمایی هزینه داشته باشد.

این نظرات به طرز وحشتناکی شبیه چیزی است که شرکت هواپیمایی ساوت وست اکنون با آن مواجه است و از آنجا که چنین چالش هایی برای مدتی آشکار بوده است، IBM و دیگر شرکت های محاسبات کوانتومی لجستیک و بهینه سازی برنامه ریزی خطوط هوایی را به عنوان موارد استفاده بالقوه کوتاه مدت برای محاسبات کوانتومی و ترکیبی کوانتومی در نظر گرفته اند. پروژه های شبیه سازی کلاسیک در میان تلاش‌های دیگر، خود آی‌بی‌ام در سال 2020 همکاری با خطوط هوایی دلتا را برای بررسی این چالش‌ها و سایر موارد استفاده کوانتومی اعلام کرد. دلتا نیز به شبکه کوانتومی IBM پیوست.

محققان IBM در گزارش سال 2020 خود حدس زدند که الگوریتم‌های کوانتومی به طور بالقوه می‌توانند برای «بهبود دقت و سرعت شبیه‌سازی سناریوهایی که تأثیر راه‌حل‌های بالقوه بر پروازها و مسافران آینده را تعیین می‌کنند، استفاده شود. و این کار را به موقع انجام دهید تا به سرعت به یک اختلال واکنش نشان دهید.» مشابه نحوه استفاده از آنها برای انجام بهترین انتخاب در شبیه سازی های مونت کارلو که در بانکداری و امور مالی استفاده می شود.

محققان IBM همچنین پیشنهاد کردند که کوانتوم می‌تواند «ابزار شبیه‌سازی را برای تحلیلگران مرکز کنترل عملیات فراهم کند تا بتوانند سناریوهایی را قبل از یک رویداد بزرگ که ممکن است عملیات‌ها را مختل کند، مانند کنترل ترافیک هوایی یا توقف کار خدمه یا تأخیر در تحویل هواپیما، به طور یکپارچه آزمایش کنند». به جای تلاش برای حل هر مسئله به طور جداگانه.

محققان همچنین حدس زدند که محاسبات کوانتومی می تواند به شرکت های هواپیمایی در مقابله با بحران خدمات مشتری که به ناچار با اختلالات گسترده پرواز همراه است، کمک کند. این بیان می‌کند که «یک الگوریتم محاسبات کوانتومی می‌تواند به کارگزاران در مورد چگونگی جبران بهترین غرامت به هر مشتری خاص که سفرشان بر اساس ترجیحات شخصی آنها برای پول نقد، اقامتگاه‌ها، ارتقاء یا سایر امکانات مختل شده است، راهنمایی کند. تصور کنید اگر امروز بتوانید این کار را انجام دهید، چگونه رضایت مشتری شما بهبود می یابد.

متأسفانه، بسیاری از کارهایی که محاسبات کوانتومی به طور بالقوه می تواند انجام دهد، امروزه امکان پذیر نیست. در حالی که IBM و سایر شرکت‌های کوانتومی - کوانتوم-ساوث، بوئینگ و ایرباس، در تحقیقات و آزمایش‌های خود در مورد موارد استفاده از خطوط هوایی پیشرفت کرده‌اند و نشان داده‌اند که چگونه بهینه‌سازی زمان‌بندی با بسیاری از متغیرهای پیچیده در بازی می‌تواند کار کند. امروزه خطوط هوایی مانند بسیاری از شرکت ها در بسیاری از صنایع، کامپیوترهای کوانتومی آماده و منتظر رفع این مشکلات را ندارند.

همانطور که گسمن اشاره کرد، "یک کامپیوتر کوانتومی به احتمال زیاد در این زمینه کار بسیار خوبی انجام می دهد، اما آیا شرایط کافی وجود دارد که از آن برای توجیه هزینه استفاده شود؟"

این یک نکته کلیدی برای شرکت‌های محاسباتی کوانتومی خواهد بود که باید در نظر داشته باشند: همانطور که آنها به نمایش قابلیت‌ها و ارزش محاسبات کوانتومی در آزمایش‌ها ادامه می‌دهند، این فناوری هنوز باید به بلوغ برسد، و همچنین مورد تجاری استقرار مداوم در دنیای واقعی و استفاده برای سازمان هایی مانند خطوط هوایی

Dan O'Shea ارتباطات راه دور و موضوعات مرتبط از جمله نیمه هادی ها، حسگرها، سیستم های خرده فروشی، پرداخت های دیجیتال و محاسبات کوانتومی/فناوری را برای بیش از 25 سال پوشش داده است.