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Dans cet article invité, nous abordons le complexe sujet de l’informatique quantique et un exemple d’application dans la logistique. Rainer A. Stawarz, fondateur et PDG de K&S Informatik, spécialisé dans les solutions douanières à Zurich, tente d’expliquer avec des mots simples, à travers l’exemple de l’attribution de conteneurs à des emplacements dans les terminaux portuaires, ce qui est possible avec un algorithme quantique approprié.
Par : Rainer A. Stawarz
(Zurich) Cet article traite d’un problème qui peut survenir dans les ports à conteneurs : l’attribution efficace des emplacements de stockage pour les conteneurs arrivants. Il ne s’agit pas seulement de trouver un emplacement libre, mais aussi de prendre en compte la cargaison des conteneurs environnants. Cela est particulièrement pertinent pour éviter des accidents comme la grave explosion au port de Tianjin en 2015.
Un aperçu du problème
Imaginons qu’un grand porte-conteneurs, comme le « Sovereign Maersk », arrive dans un port, ici par exemple Shanghai, et doit décharger 7 500 conteneurs. Le système portuaire a alors pour tâche de trouver un emplacement de stockage approprié pour chacun de ces conteneurs et de le réserver.
Dans le plus grand port à conteneurs du monde à Shanghai, plus de 47 millions de conteneurs standards (EVP) ont été traités en 2023. Cela signifie que des milliers de conteneurs doivent être réorganisés et déchargés chaque jour. Un système efficace de gestion des emplacements de stockage est donc indispensable.
Défis de la méthode classique
Avec les méthodes traditionnelles, chaque emplacement possible est vérifié individuellement. Même si chaque vérification ne prend qu’une fraction de seconde, le temps de calcul peut s’accumuler à plusieurs heures avec des milliers d’emplacements et de conteneurs. En pratique, il existe des optimisations, comme le regroupement de conteneurs similaires ou l’exclusion de certaines zones de la recherche. Néanmoins, des goulets d’étranglement peuvent survenir, surtout lorsque les réglementations concernant les matières dangereuses, la prévention des incendies ou les distances de sécurité deviennent plus strictes. Dans de tels cas, le temps de calcul devient rapidement un facteur critique.
L’approche quantique comme solution
Ici, l’informatique quantique pourrait offrir une solution. En 1996, le mathématicien indien Lov Grover a développé un algorithme quantique qui accélère considérablement la recherche dans une base de données. Au lieu de rechercher chaque emplacement individuellement, un ordinateur quantique peut effectuer la recherche avec cet algorithme en beaucoup moins d’étapes. Dans notre exemple avec 40 000 emplacements possibles, l’algorithme quantique n’aurait besoin que d’environ 200 étapes de calcul. Cela pourrait réduire le temps de calcul total de plusieurs heures à quelques minutes, voire secondes – et ce, sans compromettre la précision.
Défis pratiques et perspectives
Cependant, un défi demeure : l’évaluation des emplacements repose sur plusieurs critères qui peuvent être résumés dans un « vecteur d’aptitude ». Un ordinateur quantique fonctionne cependant avec des qubits, qui ne peuvent pas traiter directement de telles structures de données complexes. Par conséquent, l’algorithme devrait être ajusté pour traiter les critères d’évaluation individuellement. Cela pourrait ralentir un peu le calcul, mais la méthode serait néanmoins nettement plus rapide que les systèmes traditionnels.
Microsoft est proche avec le projet « Majoran 1 »
En résumé, cet article montre comment les ordinateurs quantiques pourraient révolutionner la logistique dans les ports à conteneurs – à condition que les concepts théoriques puissent être mis en pratique. Les développements actuels, comme le projet « Majoran 1 » de Microsoft, donnent de l’espoir que de tels algorithmes quantiques pourraient bientôt devenir une réalité.
Rainer A. Stawarz est le fondateur et PDG de K&S Informatik. Il a étudié les installations nucléaires et l’informatique théorique.
Image de titre : © Loginfo24
