不可限量！量子计算机首次连接电网
发布日期：2023/7/31
历史性时刻！量子计算机首次连接电网。美国能源部和Atom Computing推出用于圈量子研究的开源应用程序。
电力系统的规模和连接非常复杂，即使是超级计算机也很难有效地解决某些优化问题；但量子计算机的表现可能会更好。现在，研究人员可以进一步探索这一前景——这要归功于量子计算机和电网设备之间的软件接口。
这种能力不仅限于能源设备：通过NREL的集成能源系统高级研究（Advanced Research on Integrated Energy Systems，ARIES），研究人员可以在现实中的电力系统中运行圈量子(quantum in-the-loop)实验。
圈量子可能是利用量子计算优化电网运行的下一个重要步骤，因为分布式能源资源的互联日益复杂。
该研究团队在科罗拉多州博尔德附近使用RTDS实时电网模拟器堆栈和Atom Computing的解决方案堆栈（该解决方案堆栈利用了Atom Computing的原子阵列量子计算技术）成功地首次展示了他们的开源接口。他们的演示标志着量子计算和电力系统的历史性时刻：量子计算技术首次被集成到动态电网研究平台中，为电网和硬件验证开辟了新的视野。
该研究团队的圈量子框架的动力来自于过去的研究成果，即量子算法非常适合电力系统的复杂性，尤其是令经典计算机难以承受的大型优化问题。随着分布式能源的激增和电力流的双向化，此类复杂问题越来越常见。
在建立电网模型时，每辆电动汽车、家用电器或传感器都是一个潜在变量。它们的数据以错综复杂的方式相互影响、共同发展，甚至连查询电网的可用电力都变得难以计算。新接口简化了将优化问题转化为量子变量的过程，并促进了量子计算机与电力系统仿真之间的互联、通信。
在NREL团队撰写的题为“Architecture for Quantum-in-the Loop Real-Time Simulations for Designing Resilient Smart Grids”的文章中，Chanda和Hovsapian严谨地解释了接口的设计，并提供了一个示例：电动汽车充电协调。
文章指出：“研究人员可以利用量子计算机开发和实现量子近似优化算法或变分量子优解算法。这些高性能代码片段将帮助研究人员弥合经典计算机和量子计算机之间的计算差距，并且将主要基于QISKIT、QMuTPy和Queso等熟悉的开源框架。”
将电力系统数据嵌入量子比特：QIL模拟的基础
QIL-HIL试验台框架，用于为处理高不确定性和实时变化的大量变量的优化问题设计解决方案。
现在，作者正计划在GitHub上公开发布代码。
量子计算仍处于非常早期的阶段，其对电力系统的价值仍未得到证实，但这正是该界面如此有用的原因：围绕量子计算的所有理论和期望现在都可以通过实验进行评估。
“对于电力公司来说，实地测试和采用下一代技术至关重要，量子计算也不例外。这个接口将是未来研究新兴电网问题的推动力。”
NREL ARIES的概念圈量子实时模拟和仿真环境。
来源： 电机与控制应用
