近日，北京玻色量子科技有限公司（以下簡稱“玻色量子”）與東南大學(xué)顧偉教授的研究團隊提出一種基于相干光量子計算機在電力網(wǎng)絡(luò)停電后快速恢復(fù)分區(qū)的方法，面對新型電力系統(tǒng)日益嚴(yán)格的時效性需求，能夠保證電網(wǎng)在發(fā)生大停電事故后快速恢復(fù)正常運行。

基于玻色量子自研的相干光量子計算機，該研究成果以“基于光量子計算機的電網(wǎng)停電后分區(qū)模型及量子比特擴容方法”為題在中國電氣工程學(xué)科的頂級期刊——《電力系統(tǒng)自動化》上于網(wǎng)絡(luò)成功首發(fā)。

該成果的發(fā)表，是玻色量子發(fā)布的第二期揭榜掛帥“2024年中國‘雙法’研究會——玻色量子基金項目”中產(chǎn)出的優(yōu)秀成果之一，代表了玻色量子在聯(lián)合管理科學(xué)與工程學(xué)會、中國“雙法”研究會、CCF等成功搭建“量子計算+”的產(chǎn)學(xué)研用研究平臺，連接產(chǎn)業(yè)實踐問題與學(xué)術(shù)科研問題，架起量子計算在學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界之間的“橋梁”之后，在“量子計算+電力”領(lǐng)域取得的首個突出的實用化研究突破！

該成果的發(fā)表，也是玻色量子繼聯(lián)合北京清大科越股份有限公司、上海交通大學(xué)在國家一級學(xué)報——《中國電機工程學(xué)報》上首發(fā)以《基于光量子計算機的虛擬電廠分布式資源解聚合優(yōu)化方法》為題的學(xué)術(shù)論文之后，在“量子計算+電力”領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的又一實用化真機測試與場景驗證技術(shù)突破。奠定了玻色量子在專用量子計算領(lǐng)域接連實現(xiàn)標(biāo)桿性實用化案例突破的價值意義。

以下為論文的主要內(nèi)容：

在電力領(lǐng)域，當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生大停電事故后，需要采用分區(qū)并行恢復(fù)策略才能夠保證電網(wǎng)快速恢復(fù)正常運行，而精準(zhǔn)高效的分區(qū)方法則是恢復(fù)策略能夠?qū)嵤┑闹匾疤嶂?。面對新型電力系統(tǒng)日益嚴(yán)格的時效性需求，現(xiàn)存方法由于模型無法直接求解、求解結(jié)果需要人工選擇及經(jīng)典計算機算力限制等原因難以滿足，本次成果中則利用玻色量子的光量子計算技術(shù)解決這一問題，提出了基于量子計算的電力網(wǎng)絡(luò)停電后快速恢復(fù)分區(qū)方法。

在論文中，針對電力系統(tǒng)停電后的快速恢復(fù)分區(qū)問題，基于量子計算技術(shù)提出了解決方案，并針對 QUBO 問題本身設(shè)計了基于子問題抽取的量子比特擴容方法，最后通過玻色量子的相干光量子計算真機驗證了所提出模型和求解方法的有效性，具有以下三點創(chuàng)新性成果：

基于譜聚類思想提出了停電后的電力網(wǎng)絡(luò)快速恢復(fù)區(qū)域劃分方法，考慮實際運行約束構(gòu)建了分區(qū)模型，并將此模型轉(zhuǎn)化為光量子計算機真機能夠直接求解的模型；

針對當(dāng)前量子計算真機比特數(shù)有限，基于子問題抽取思想設(shè)計了所提出模型的量子比特擴容方法，探討了這一方法在電網(wǎng)實際問題中的應(yīng)用瓶頸，并針對求解過程中出現(xiàn)的問題設(shè)計了解決方案；

通過最新發(fā)布的550計算量子比特的相干光量子計算機，驗證了本文所提出的模型及其量子比特擴容方法的實際效果，為量子計算在電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用提供重要參考價值。

由表中結(jié)果可以看出，相比于 Gurobi 直接求解或是模擬退火，光量子計算機的子問題求解耗時是最少的，Gurobi 則由于問題的強非凸性極易陷入局部最優(yōu)。在連通性校驗和邊界節(jié)點調(diào)整的耗時上，光量子計算機得到的結(jié)果相比于模擬退火其子區(qū)域連通性更優(yōu)，離群節(jié)點更少，故相比于模擬退火方法耗費的調(diào)整時間也更少。

隨著專用量子計算機的實用化探索與應(yīng)用，該方案高效解決了電力系統(tǒng)中的經(jīng)典難題，不僅能夠助力新型電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，對推動國內(nèi)量子技術(shù)向前發(fā)展有著重要意義。接下來，研究團隊將針對分區(qū)后的恢復(fù)過程展開進一步研究停電后分區(qū)-恢復(fù)的全過程量子化解決方法。量子計算將在電力領(lǐng)域取得一個又一個實用化技術(shù)突破。

關(guān)于《電力系統(tǒng)自動化》

《電力系統(tǒng)自動化》(半月刊)創(chuàng)刊于1977年，由國家電網(wǎng)有限公司主管，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司主辦，是中國電氣工程學(xué)科的知名期刊。每月的10日、25日出版,全年共出版24期，國內(nèi)外公開發(fā)行。目前已發(fā)行至全國各省、市、自治區(qū)和港澳臺地區(qū)，國外發(fā)行至北美、歐洲和亞太地區(qū)數(shù)十個國家，擁有大量國內(nèi)外讀者。

2025第三屆中國電氣工程大會

2025年11月21-23日，玻色量子將聯(lián)合東南大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)在浙江杭州承辦“2025第三屆中國電氣工程大會——量子科技與電氣工程專題分會”。在此誠邀業(yè)內(nèi)外對量子計算及電力能源、電氣工程等相關(guān)領(lǐng)域感興趣的專家、學(xué)者積極參與，讓我們共同探索量子計算在電力等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多的量子計算實用化真機測試與場景驗證，共同推動量子計算在該領(lǐng)域進一步實現(xiàn)技術(shù)實用化和產(chǎn)業(yè)化。