論文の概要: Formalizing, Normalizing, and Splitting the Energy Network Re-Dispatch for Quantum Annealing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.09857v1
- Date: Sun, 15 Sep 2024 20:29:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-17 17:10:28.407075
- Title: Formalizing, Normalizing, and Splitting the Energy Network Re-Dispatch for Quantum Annealing
- Title（参考訳）: 量子アニーリングのためのエネルギーネットワーク再分散の形式化, 正規化, 分割
- Authors: Loong Kuan Lee, Johannes Knaute, Florian Gerhardt, Patrick Völker, Tomislav Maras, Alexander Dotterweich, Nico Piatkowski,
- Abstract要約: 断熱量子計算(AQC)は、量子系の基底状態を近似するための確立された方法である。
本研究では,エネルギーネットワーク再ディスパッチ問題における課題について検討する。
本結果は,オープンソースのエネルギーネットワークシミュレーションのベースラインと比較した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.81697222352684
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Adiabatic quantum computation (AQC) is a well-established method to approximate the ground state of a quantum system. Actual AQC devices, known as quantum annealers, have certain limitations regarding the choice of target Hamiltonian. Specifically, the target system must arise from a quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problem. As the name suggests, QUBOs represent unconstrained problems, and the problem must fit within the dimensionality limits of the hardware solver. However, various approaches exist to decompose large QUBOs and encode constraints by penalizing infeasible solutions. Choosing the right penalization and decomposition techniques is problem-specific and cumbersome due to various degrees of freedom. In this work, we investigate these issues in the context of energy network re-dispatch problems. Such problems are paramount for sustainable and cost-effective energy systems and play a crucial role in the transition towards renewable energy sources. Our QUBO instances are derived from open data of the German energy network and our results are compared to baselines from an open-source energy network simulation, thereby fostering reproducibility. Our novel insights regarding the realization of inequality constraints, spatio-temporal state consistency, and problem decomposition highlight the potential of AQC for optimizing complex energy dispatch problems. This provides valuable insights for energy market stakeholders and researchers aiming to improve grid management and reduce carbon emissions.
- Abstract（参考訳）: 断熱量子計算(AQC)は、量子系の基底状態を近似するための確立された方法である。
量子アニールとして知られる実際のAQCデバイスは、ターゲットハミルトンの選択に関して一定の制限がある。
具体的には、ターゲットシステムは2次非制約バイナリ最適化(QUBO)問題から生じなければならない。
名前が示すように、QUBOは制約のない問題を表しており、その問題はハードウェアソルバの次元限界内に収まらなければならない。
しかし、大規模なQUBOを分解し、実現不可能な解をペナルティ化することで制約を符号化する様々な方法が存在する。
正しいペナルティ化と分解のテクニックを選択することは、様々な自由度のために問題に特化しており、面倒である。
本研究では,これらの問題をエネルギーネットワーク再分散問題の観点から検討する。
このような問題は、持続可能で費用効率の高いエネルギーシステムにとって最重要であり、再生可能エネルギー源への移行において重要な役割を担っている。
我々のQUBOインスタンスは、ドイツのエネルギーネットワークのオープンデータから派生しており、我々の結果は、オープンソースのエネルギーネットワークシミュレーションのベースラインと比較され、再現性が向上する。
不等式制約の実現,時空間整合性,および問題分解に関する新たな知見は,複雑なエネルギーディスパッチ問題を最適化するためのAQCの可能性を強調している。
これにより、エネルギー市場の利害関係者や研究者がグリッド管理を改善し、二酸化炭素排出量を減らすことを目的とした貴重な洞察が得られる。
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