論文の概要: A New Hybrid Quantum-Classical Algorithm for Solving the Unit Commitment Problem
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.00145v1
- Date: Wed, 30 Apr 2025 19:32:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:55.163638
- Title: A New Hybrid Quantum-Classical Algorithm for Solving the Unit Commitment Problem
- Title（参考訳）: ユニットコミット問題の解法のための新しいハイブリッド量子古典アルゴリズム
- Authors: Willie Aboumrad, Phani R V Marthi, Suman Debnath, Martin Roetteler, Evgeny Epifanovsky,
- Abstract要約: 電力系統におけるユニットコミット問題に対するハイブリッド量子古典アルゴリズムを開発した。
電力負荷の時給を満たすため、発電ユニットを最適に割り当てながら、総コストを最小化することを目的としている。
選択時間に対するハイブリッド量子古典アルゴリズムの収束性は、IonQのForteシステムで証明されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.118478900782898
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Solving problems related to planning and operations of large-scale power systems is challenging on classical computers due to their inherent nature as mixed-integer and nonlinear problems. Quantum computing provides new avenues to approach these problems. We develop a hybrid quantum-classical algorithm for the Unit Commitment (UC) problem in power systems which aims at minimizing the total cost while optimally allocating generating units to meet the hourly demand of the power loads. The hybrid algorithm combines a variational quantum algorithm (VQA) with a classical Bender's type heuristic. The resulting algorithm computes approximate solutions to UC in three stages: i) a collection of UC vectors capable meeting the power demand with lowest possible operating costs is generated based on VQA; ii) a classical sequential least squares programming (SLSQP) routine is leveraged to find the optimal power level corresponding to a predetermined number of candidate vectors; iii) in the last stage, the approximate solution of UC along with generating units power level combination is given. To demonstrate the effectiveness of the presented method, three different systems with 3 generating units, 10 generating units, and 26 generating units were tested for different time periods. In addition, convergence of the hybrid quantum-classical algorithm for select time periods is proven out on IonQ's Forte system.
- Abstract（参考訳）: 大規模電力系統の計画と運用に関する問題の解決は、混合整数問題や非線形問題として固有の性質のため、古典的コンピュータでは困難である。
量子コンピューティングはこれらの問題に対処するための新しい道を提供する。
電力負荷の時間的要求を満たすため、発電ユニットを最適に割り当てつつ、総コストを最小化することを目的とした電力システムにおけるユニットコミット(UC)問題に対するハイブリッド量子古典的アルゴリズムを開発する。
このハイブリッドアルゴリズムは、変分量子アルゴリズム(VQA)と古典的ベンダーの型ヒューリスティックを組み合わせたものである。
得られたアルゴリズムは、UCの近似解を3段階で計算する。
一 電力需要を最小の運転コストで満たすことができるUCベクターの集合は、VQAに基づいて発生する。
二 古典的逐次最小二乗計画(SLSQP)ルーチンを利用して、所定の数の候補ベクトルに対応する最適電力レベルを求めること。
三 最後の段階では、UCの近似解と発電ユニットの電力レベルの組み合わせを付与する。
提案手法の有効性を実証するために,3つの生成単位,10個の生成単位,26個の生成単位の3つの異なる系を異なる時間で試験した。
さらに、IonQのForteシステムでは、選択時間に対するハイブリッド量子古典アルゴリズムの収束が証明されている。
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