Квантовые вычисления на автомобильном рынке

Определение рынка

Квантовые вычисления применяют передовые принципы квантовой механики для решения сложных задач в области проектирования, производства, логистики и автономного вождения транспортных средств в автомобильной промышленности.В отличие от классических вычислений, которые основаны на двоичных битах, квантовые вычисления используют кубиты, которые могут обрабатывать несколько возможностей одновременно, обеспечивая более быстрые и эффективные вычисления.

Эта технология улучшает оптимизацию цепочек поставок, ускоряет открытие новых материалов для аккумуляторов для электромобилей, совершенствует искусственный интеллект для беспилотных автомобилей и обеспечивает создание передовых систем управления дорожным движением.

Квантовые вычисления на автомобильном рынке включают разработку, внедрение и интеграцию технологий квантовых вычислений для оптимизации конструкции транспортных средств, производственных процессов, логистики цепочки поставок и систем автономного вождения.

Квантовые вычисления на автомобильном рынкеОбзор

Объем мирового рынка квантовых вычислений на автомобильном рынке оценивался в 139,2 миллиона долларов США в 2023 году, и, по прогнозам, он вырастет с 208,4 миллиона долларов США в 2024 году до 5 052,6 миллиона долларов США к 2031 году, демонстрируя среднегодовой темп роста 57,68% в течение прогнозируемого периода.

Квантовые вычисления на автомобильном рынке переживают быстрый рост благодаря достижениям, подкрепленным инвестициями производителей автомобилей и технологических компаний. Растущий спрос на эффективную конструкцию транспортных средств, повышенную производительность аккумуляторов для электромобилей и обработку данных в реальном времени для автономного вождения еще больше ускоряет внедрение квантовых вычислений.

Квантовые вычисления обеспечивают высокоскоростное моделирование и оптимизацию, позволяя компаниям разрабатывать материалы нового поколения, улучшать аэродинамику и повышать топливную экономичность. Оптимизация цепочки поставок и логистики — еще одна важная функция, которая помогает автопроизводителям оптимизировать производство, сокращать затраты и повышать операционную эффективность.

Крупнейшими компаниями, работающими в сфере глобальных квантовых вычислений в автомобильной промышленности, являются International Business Machines Corp., Microsoft, D-Wave Systems Inc., Amazon, Alphabet Inc., Rigetti & Co, Inc., PASQAL SAS, Accenture, Terra Quantum AG, IonQ, Inc., Porsche Automobil Holding SE, BMW Group, TOYOTA MOTOR CORPORATION, Hyundai Motor Company и Ford Motor Company.

Кроме того, правительственные инициативы, стратегическое партнерство и увеличение финансирования исследований и разработок способствуют инновациям в области безопасности транспортных средств, управления дорожным движением и энергоэффективности.

Интеграция искусственного интеллекта и машинного обучения с квантовыми вычислениями также выводит на рынок прогнозное обслуживание, интеллектуальные мобильные решения и передовые системы помощи водителю (ADAS). Поскольку автомобильная промышленность продолжает переход к электрификации и автоматизации, квантовые вычисления, вероятно, сыграют решающую роль в формировании будущего мобильности.

• В декабре 2023 года Airbus и BMW Group объявили о запуске Quantum Mobility Quest — совместной инициативы, которая использует квантовые вычисления для решения сложных проблем в секторе мобильности. Партнерство сосредоточено на применении квантового моделирования, квантовой оптимизации, квантового машинного обучения и квантовых решателей для улучшения будущих решений в области мобильности, включая инновации в области материаловедения, такие как водородные топливные элементы и прогнозирование коррозии.

Ключевые моменты:

1. Объем глобального автомобильного рынка квантовых вычислений в 2023 году оценивался в 139,2 миллиона долларов США.
2. Прогнозируется, что в период с 2024 по 2031 год рынок будет расти в среднем на 57,68%.
3. В 2023 году доля рынка Северной Америки составляла 40,12% при оценке 55,9 млн долларов США.
4. В 2023 году выручка сегмента аппаратного обеспечения составила 61,4 миллиона долларов США.
5. Ожидается, что к 2031 году сегмент автономных и подключенных транспортных средств достигнет 33,5 млн долларов США.
6. Ожидается, что рынок в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет расти в среднем на 54,16% в течение прогнозируемого периода.

Драйвер рынка

«Рост инноваций в оптимизации транспортных средств и технологиях аккумуляторов для электромобилей»

Квантовые вычисления на автомобильном рынке переживают значительный рост, обусловленный растущим спросом на оптимизацию транспортных средств и достижениями в области аккумуляторных технологий дляэлектромобили(электромобили).

Квантовые вычисления позволяют автопроизводителям выполнять сложное моделирование с беспрецедентной скоростью и точностью, что позволяет совершенствовать конструкцию транспортных средств, проводить краш-тесты и разрабатывать более эффективные алгоритмы автономного вождения. Это приводит к улучшению безопасности, аэродинамики и общих характеристик автомобиля.

Кроме того, стремление к электрификации усилило потребность в более совершенных аккумуляторных технологиях. Квантовые вычисления ускоряют открытие новых материалов, оптимизируя хранение энергии, эффективность зарядки и долговечность аккумуляторов.

Используя квантовое моделирование, производители могут разрабатывать аккумуляторы для электромобилей следующего поколения, которые обеспечивают более высокую плотность энергии и более быстрое время зарядки, что в конечном итоге способствует переходу к устойчивой мобильности.

• В январе 2025 года Pasqal и EDF объявили о своем сотрудничестве в рамках программы внедрения квантовых технологий под руководством GENCI по оптимизации управления энергопотреблением для интеллектуальной зарядки электромобилей (EV) с использованием квантовых вычислений на нейтральных атомах. Партнерство продемонстрировало потенциал квантовых технологий в прогнозировании спроса на энергию, решая сложности распределения электроэнергии по мере роста внедрения электромобилей.

Рыночный вызов

«Высокие затраты на внедрение и сложность развертывания»

Квантовые вычисления на автомобильном рынке сталкиваются с рядом проблем, включая высокие затраты на внедрение и ограниченную доступность квалифицированных специалистов. Несмотря на свой потенциал, квантовые вычисления требуют значительных инвестиций в оборудование, программное обеспечение и инфраструктуру, что затрудняет их широкое внедрение для многих автомобильных компаний.

Квантовые компьютеры работают на принципиально иных принципах, чем классические компьютеры, и для эффективной работы им требуются специализированные квантовые процессоры, криогенные системы охлаждения и механизмы исправления ошибок. Эти передовые технологии не только дороги в разработке, но и требуют непрерывных исследований и инноваций для повышения их стабильности и масштабируемости.

Автомобильные компании полагаются на классические вычислительные системы для проектирования, производства и моделирования, а переход к квантовым вычислениям требует значительных изменений в существующих рабочих процессах. Совместимость квантовых алгоритмов с современным автомобильным программным обеспечением является еще одним препятствием, поскольку многие отраслевые приложения еще не оптимизированы для квантовых вычислений.

Чтобы преодолеть эти проблемы, автопроизводители используют модели гибридных вычислений, сочетающие в себе классическую и квантовую обработку, что позволяет им экспериментировать с квантовыми приложениями без полной замены существующей инфраструктуры.

Более того, растущее внедрение квантовой услуги (QaaS) снижает ценовые барьеры за счет предоставления облачного доступа к квантовым вычислениям, устраняя необходимость прямых инвестиций в оборудование.

 Рыночный тренд

«Расширение сотрудничества и квантовая услуга (QaaS)»

Квантовые вычисления на автомобильном рынке быстро развиваются, чему способствуют такие ключевые тенденции, как расширение сотрудничества между автопроизводителями и компаниями, занимающимися квантовыми технологиями, а также растущее внедрение QaaS.

Производители автомобилей все чаще сотрудничают с фирмами, занимающимися квантовыми вычислениями, для разработки специализированных решений, решающих некоторые из наиболее сложных проблем отрасли.

Это сотрудничество направлено на оптимизацию цепочки поставок, где квантовые вычисления помогают оптимизировать логистику, снизить затраты и повысить эффективность за счет быстрого анализа множества переменных и сценариев.

Кроме того, квантовые технологии используются в передовых исследованиях материалов, помогая открывать легкие, прочные и более энергоэффективные материалы, которые повышают производительность и экологичность транспортных средств.

• В июне 2024 года Classiq, BMW Group и NVIDIA совместно работали над оптимизацией мехатронных систем электромобилей с использованием квантовых вычислений. В проекте используются передовые квантовые алгоритмы, в том числе алгоритм квантовой аппроксимационной оптимизации (QAOA) и алгоритм Харроу-Хассидима-Ллойда (HHL), а графические процессоры NVIDIA и CUDA-Q позволяют проводить сложное квантовое моделирование. Эта инициатива направлена ​​на повышение эффективности и сокращение энергозатрат, что знаменует собой ключевой шаг в применении квантовых вычислений в автомобильных инновациях.

Появление «Кванта как услуги» делает квантовые вычисления более доступными для автопроизводителей, не требуя значительных инвестиций в специальное квантовое оборудование.

Вместо создания дорогостоящей квантовой инфраструктуры автомобильные компании могут получить доступ к возможностям квантовых вычислений через облачные платформы, предоставляемые ведущими технологическими фирмами. Это позволяет производителям проводить высокоскоростное моделирование, оптимизировать конструкцию транспортных средств, улучшать производительность аккумуляторов и улучшать процесс принятия решений для автономных транспортных средств в режиме реального времени без собственных квантовых знаний.

Ожидается, что внедрение QaaS будет расширяться по мере того, как автопроизводители будут все больше полагаться на облачные квантовые решения для повышения эффективности и инноваций в своей деятельности.

Квантовые вычисления в отчете об автомобильном рынке

Сегментация рынка

• По компонентам (аппаратное обеспечение, программное обеспечение, услуги). В 2023 году сегмент аппаратного обеспечения заработал 61,4 млн долларов США за счет увеличения инвестиций в квантовые процессоры и развитие высокопроизводительной инфраструктуры квантовых вычислений для автомобильных приложений.
• По приложениям (проектирование и моделирование транспортных средств, разработка аккумуляторов и оптимизация энергопотребления, автономные и подключенные транспортные средства, производство и управление цепочками поставок, оптимизация дорожного движения и управление автопарком, кибербезопасность и шифрование): в 2023 году сегмент автономных и подключенных транспортных средств занимал 24,05% рынка благодаря растущему внедрению квантовой оптимизации и принятия решений на основе искусственного интеллекта для более безопасных и эффективных технологий беспилотного вождения.

Квантовые вычисления на автомобильном рынкеРегиональный анализ

В зависимости от региона мировой рынок подразделяется на Северную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африку и Латинскую Америку.

На долю Северной Америки приходилось 40,12% доли квантовых вычислений на автомобильном рынке в 2023 году на мировом рынке с оценкой 55,9 млн долларов США. Доминирование региона обусловлено сильным присутствием ключевых поставщиков технологий, увеличением инвестиций в исследования квантовых вычислений и ранним внедрением передовых технологий крупными производителями автомобилей, такими как General Motors, Ford и Tesla.

Кроме того, правительство США и компании частного сектора вкладывают значительные средства в приложения квантовых вычислений для проектирования транспортных средств, автономного вождения и оптимизации цепочек поставок. Инициативы технологических гигантов и партнерство между автопроизводителями и фирмами, занимающимися квантовыми вычислениями, еще больше способствуют росту рынка в регионе.

Автомобильный сектор Северной Америки использует квантовые вычисления для моделирования материалов, оптимизации производительности аккумуляторов и управления транспортными потоками, что способствует повышению эффективности, устойчивости и снижению затрат транспортных средств.

Более того, присутствие известных исследовательских институтов и программ государственного финансирования стимулирует инновации в области применения квантовых технологий в автомобильной промышленности.

Ожидается, что квантовые вычисления в автомобильной промышленности в Азиатско-Тихоокеанском регионе будут демонстрировать самый быстрый рост на рынке, при прогнозируемом среднегодовом темпе роста 54,16% в течение прогнозируемого периода. Такое быстрое расширение обусловлено растущим спросом на электромобили (EV), достижениями в автомобильных технологиях на базе искусственного интеллекта и правительственными инициативами, поддерживающими квантовые исследования и разработки.

Кроме того, растущее присутствие технологических стартапов, сотрудничество между автомобильными OEM-производителями и фирмами, занимающимися квантовыми вычислениями, а также поддерживаемые правительством квантовые инициативы являются ключевыми факторами, способствующими расширению рынка в регионе.

Растущее внедрение подключенных и автономных транспортных средств (CAV) и развитие умных городов в Азиатско-Тихоокеанском регионе будут еще больше стимулировать спрос на квантовые решения в автомобильной промышленности.

Кроме того, растущие инвестиции в инфраструктуру квантовых вычислений, увеличение расходов на исследования и разработки ведущих автопроизводителей и значительный академический вклад учреждений ускоряют инновации в квантовых приложениях.

• В феврале 2025 года корпорации Toyota Tsusho и ORCA Computing объявили о своем партнерстве по предоставлению решений квантовых вычислений в Японии и остальной части Азиатско-Тихоокеанского региона. Сотрудничество направлено на интеграцию квантовых систем серии PT компании ORCA Computing с классическими высокопроизводительными вычислениями, что позволит добиться прогресса в автомобильной, химической и Индустрии 4.0.

 Нормативная база

• В СШАНациональный институт стандартов и технологий (NIST) разрабатывает стандарты постквантовой криптографии для обеспечения безопасности данных. Национальный научный фонд (NSF) и Министерство энергетики (DOE) финансируют исследования в области квантовых вычислений в сотрудничестве с университетами и частным сектором. Закон о Национальной квантовой инициативе координирует федеральные усилия по развитию квантовых технологий и поддержанию лидерства страны в этой области.
• В ЕвропеЕвропейская структура компетенций в области квантовых технологий описывает необходимые знания и навыки, необходимые для работы в области квантовых технологий в Европе, по существу отображая ландшафт компетенций в области квантовых вычислений и других связанных с ними квантовых приложений, что позволяет лучше планировать и разрабатывать программы образования и обучения в регионе.

Конкурентная среда

Глобальные квантовые вычисления на автомобильном рынке характеризуются как устоявшимися корпорациями, так и развивающимися организациями. Участники рынка вкладывают значительные средства в исследования и разработки для улучшения квантовых алгоритмов, повышения вычислительной мощности и разработки отраслевых приложений, адаптированных к потребностям автомобилей.

Сотрудничество между производителями автомобилей, технологическими фирмами и исследовательскими институтами способствует развитию решений на основе квантовых вычислений для проектирования транспортных средств, инноваций в области аккумуляторов и технологий автономного вождения.

Компании также сосредоточены на интеграции квантовых вычислений сискусственный интеллекти машинное обучение для ускорения обработки данных в реальном времени и оптимизации сложного моделирования.

Партнерство с поставщиками облачных вычислений расширяет доступность квантовых технологий, позволяя автопроизводителям использовать модели «квант как услуга» для различных приложений. Кроме того, инвестиции в разработку квантового программного обеспечения открывают возможности для более практичных приложений, таких как оптимизация цепочки поставок, профилактическое обслуживание и передовые системы помощи водителю.

Растущее число патентов и запатентованных технологий в области квантовых вычислений указывает на сильный акцент на получении технологического преимущества. Динамичный ландшафт этого рынка дополнительно формируется правительственными инициативами, нормативной поддержкой и межотраслевым сотрудничеством, которые способствуют непрерывному развитию и коммерциализации квантовых вычислений в автомобильной промышленности.

• В 2024 году IonQ и Hyundai Motor Company объединились для разработки алгоритмов вариационного квантового собственного решателя (VQE) для изучения химии литиевых батарей. Целью сотрудничества является создание крупнейшей химической модели батареи, запускаемой на квантовом компьютере, моделирующей структуру и энергию оксида лития для повышения производительности, стоимости и безопасности батареи. Объединив опыт IonQ в области квантовых вычислений со знаниями Hyundai в области литиевых батарей, партнерство направлено на улучшение циклов зарядки и разрядки, долговечность и емкость батарей следующего поколения.

Список ключевых компаний в области квантовых вычислений на автомобильном рынке:

• Международная бизнес-машинная корпорация.
• Майкрософт
• D-Wave Systems Inc.
• Амазонка
• Алфавит Инк.
• Ригетти и Ко, Инк.
• ПАСКАЛЬ САС
• Аксенчер
• Терра Квантум АГ
• ИонКью, Инк.
• Порше Автомобильный Холдинг SE
• БМВ Групп
• ТОЙОТА МОТОР КОРПОРЕЙШН
• Хюндай Мотор Компани
• Форд Мотор Компани

Последние разработки (сотрудничество/выпуск нового продукта)

• В феврале 2025 г.Компания Quantinuum объявила о запуске своей системы генеративного квантового искусственного интеллекта (Gen QAI), которая использует квантово-генерированные данные своего квантового компьютера H2 для повышения точности модели ИИ. Quantinuum сотрудничает с лидерами отрасли, в том числе с группой HPE в Италии, для применения квантового искусственного интеллекта в автомобильных технологиях, таких как разработка аккумуляторов и аэродинамическая оптимизация.
• В ноябре 2024 г., Volkswagen Group и IQM Quantum Computers совместно провели исследование по моделированию аккумуляторов с использованием подхода гибридных квантово-классических вычислений. Полученные результаты подчеркнули значительный прогресс в моделировании материалов аккумуляторов и позволили предположить, что гибридные квантово-классические методы могут работать с более крупными системами, чем существующие методы, что знаменует собой важный шаг на пути к улучшению аккумуляторов для электромобилей.
• В октябре 2024 г., Ayesa и Mercedes-Benz Spain совместно разработали процесс производства автомобилей с нулевой ошибкой с использованием квантового и классического искусственного интеллекта. Модель квантового ИИ продемонстрировала более высокую точность, чем традиционный ИИ, в обнаружении аномалий, повышении эффективности производства и сокращении усилий по ручной проверке.