論文の概要: D2-UC: A Distributed-Distributed Quantum-Classical Framework for Unit Commitment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.03104v1
• Date: Wed, 05 Nov 2025 01:20:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.288155
• Title: D2-UC: A Distributed-Distributed Quantum-Classical Framework for Unit Commitment
• Title（参考訳）: D2-UC: ユニットコミットのための分散分散量子古典的フレームワーク
• Authors: Milad Hasanzadeh, Amin Kargarian,
• Abstract要約: 本稿では、単位コミットメント(UC)問題のための量子可読フレームワークであるD2-UCを紹介する。 分散古典分解と分散量子実行を組み合わせることで、短期ハイブリッド量子古典解法のためのUCを作成する。 ケーススタディでは、提案手法が実現可能なスケジュール、より高速な収束、およびQUBOサイズを現在のおよび短期量子ハードウェア機能に適合させることを確認した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This paper introduces D2-UC, a quantum-ready framework for the unit commitment (UC) problem that prepares UC for near-term hybrid quantum-classical solvers by combining distributed classical decomposition with distributed quantum execution. We reformulate deterministic and stochastic UC into a three-block alternating direction method of multipliers (ADMM): (i) a convex quadratic subproblem for dispatch and reserves, (ii) a binary subproblem expressed as a quadratic unconstrained binary optimization (QUBO), and (iii) a proximal slack update for consensus. The core contributions are fivefold. First, we demonstrate how the full UC problem can be expressed as a single monolithic QUBO, establishing a direct interface to quantum solvers. Second, we decompose this large binary block into three type-specific QUBOs for commitment, startup, and shutdown, making the problem more tractable but revealing slower ADMM convergence. Third, we restore local logical couplings through per-unit-time micro-QUBOs, which accelerate convergence. Fourth, we batch micro-QUBOs into K non-overlapping block-diagonal problems, reducing many subproblems to a fixed number of solver-ready QUBOs per iteration, compatible with distributed variational quantum eigensolvers (DVQE). Fifth, we integrate an accept-if-better safeguard with DVQE to stabilize hybrid updates and prevent oscillations. Case studies confirm that the proposed methods deliver feasible schedules, faster convergence, and QUBO sizes aligned with current and near-term quantum hardware capabilities. All detailed data, codes, and parameter values are available at https://github.com/LSU-RAISE-LAB/3B-ADMM-UC-DVQE .
• Abstract（参考訳）: 本稿では、分散古典分解と分散量子実行を組み合わせることで、短期的ハイブリッド量子古典解法のためのUCを作成する、単位コミットメント(UC)問題のための量子可読フレームワークであるD2-UCを紹介する。 決定的・確率的UCを乗算器の3ブロック交互方向法(ADMM)に変換する。 一 配当及び保留のための凸二次部分プロブレム (ii)2次非制約二項最適化(QUBO)で表される二項部分プロブレム、および 三 コンセンサスのための近位スラック更新 コアコントリビューションは5倍です。 まず、完全なUC問題を単一のモノリシックQUBOとして表現し、量子ソルバへの直接インターフェースを確立する方法を示す。 第二に、この大きなバイナリブロックをコミットメント、起動、シャットダウンのために3つのタイプ固有のQUBOに分解し、問題をより扱いやすくするが、より遅いADMM収束を明らかにする。 第3に,局所論理結合を単位時間当たりのマイクロQUBOで復元し,収束を加速する。 第4に、マイクロQUBOをK個の非重複ブロック対角問題にバッチ化し、分散変分量子固有解器(DVQE)と互換性のある、多くのサブプロブレムを1イテレーション当たりの解数に減らした。 第5に,ハイブリッド更新の安定化と発振防止のため,Accept-if-betterセーフガードをDVQEに統合する。 ケーススタディでは、提案手法が実現可能なスケジュール、より高速な収束、およびQUBOサイズを現在のおよび短期量子ハードウェア機能に適合させることを確認した。 詳細なデータ、コード、パラメータの値はhttps://github.com/LSU-RAISE-LAB/3B-ADMM-UC-DVQEで確認できる。

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