Le premier cas d'usage que l'on voit apparaître est l'optimisation combinatoire. La simulation d'une molécule de 10 ou 15 atomes est facile avec un HPC. Plus la molécule est grosse, plus la complexité est forte. La simulation d'une molécule de 100 atomes est ainsi inaccessible à un HPC. Seule la voie du calcul quantique permet d'envisager de continuer à faire de la simulation, d'analyser les réactions chimiques, etc. Total Énergie travaille par exemple sur la séquestration du carbone avec des molécules de plus de 50 atomes et doit utiliser le calcul quantique. On en est encore au stade de la recherche. D'autres exemples d'optimisation combinatoire existent dans le domaine de l'énergie.