論文の概要: Quantum Computing in the Computational Landscape of Power Electronics: Vision and Reality
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.02577v2
- Date: Sun, 19 Oct 2025 21:26:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.444645
- Title: Quantum Computing in the Computational Landscape of Power Electronics: Vision and Reality
- Title（参考訳）: パワーエレクトロニクスの計算ランドスケープにおける量子コンピューティング:ビジョンと現実
- Authors: Nikolaos G. Paterakis, Petros Karamanakos, Corey O'Meara, Georgios Papafotiou,
- Abstract要約: 量子コンピューティングは、複雑な最適化問題を解決するための有望な技術として急速に発展しつつある。
本稿では,量子コンピューティングが電力エレクトロニクスの進化にどのように影響を与えるかを検討するために,ビジョン的視点を採用する。
本稿は、量子コンピューティングが電力エレクトロニクスの計算環境の不可欠な部分となる、前方視のビジョンを概説する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6299766708197883
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computing is rapidly emerging as a promising technology for solving complex optimization problems that arise in various engineering fields. Therefore, it holds significant promise to transform the computational foundations of power electronics. Motivated by this potential, this paper adopts a visionary perspective to examine how quantum computing could influence the evolution of power electronics in areas such as converter design, control, modulation, simulation workflows, and beyond. Within this framework, the current status, limitations, and anticipated progress of quantum algorithms and hardware are discussed, together with their potential to enable efficient solutions to large-scale, multiobjective, mixed-integer optimization problems. To place these developments in context, the paper begins with a concise tutorial on fundamental concepts in quantum computing, serving as both an introduction to the field and a bridge to its potential applications in power electronics. As a first step in this direction, the use of quantum computing for solving offline mixed-integer optimization problems commonly encountered in power electronics is examined. To this end, a simplified power electronics design problem is reformulated as a quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problem and executed on quantum hardware, despite current limitations such as low qubit counts and hardware noise. This demonstration marks a pioneering step towards leveraging quantum computing in power electronics and motivates the value of early adoption and exploration. Building on these insights, the paper outlines a forward-looking vision in which quantum computing becomes an integral part of the computational landscape of power electronics, guiding its transition from classical to quantum-enabled design and operation.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、様々な工学分野において生じる複雑な最適化問題を解決するための有望な技術として急速に発展しつつある。
したがって、パワーエレクトロニクスの計算基盤を変えることは大きな約束である。
本稿では, 量子コンピューティングがコンバータ設計, 制御, 変調, シミュレーションワークフローなどの領域における電力エレクトロニクスの進化にどのように影響するかを, ビジョン的視点で検討する。
このフレームワーク内では、量子アルゴリズムとハードウェアの現況、限界、そして期待されている進歩が議論され、大規模・多目的・混合整数最適化問題に対する効率的な解決を可能にする可能性も議論されている。
これらの発展を文脈に配置するために、この論文は量子コンピューティングの基本概念に関する簡潔なチュートリアルから始まり、電場の導入と電力エレクトロニクスの潜在的な応用への橋渡しの両方に役立ちます。
この方向への第一歩として、電力エレクトロニクスでよく見られるオフライン混合整数最適化問題に対する量子コンピューティングの利用について検討した。
この目的のために、単純化された電力エレクトロニクス設計問題は2次非拘束バイナリ最適化(QUBO)問題として再構成され、量子ハードウェア上で実行される。
このデモンストレーションは、電力エレクトロニクスにおける量子コンピューティングを活用するための先駆的なステップであり、早期採用と探索の価値を動機付けている。
これらの知見に基づいて、この論文は、量子コンピューティングが電力エレクトロニクスの計算環境の不可欠な部分となり、古典的から量子可能な設計と運用への移行を導く、前方視のビジョンを概説する。
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