Noisy-Intermediate-Scale Quantum Electromagnetic Transients Program
Noisy-Intermediate-Scale Quantum Electromagnetic Transients Program
复制标题
噪声中尺度量子电磁瞬变计划
DOI：
10.1109/tpwrs.2022.3172655
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发表时间：
2022
影响因子：
6.6
通讯作者：
Feng, Fei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou, Yifan;Zhang, Peng;Feng, Fei
量子增强电磁瞬态程序 (QEMTP) 是解决 EMTP 计算负担的一个有前途的范例。然而，现有的研究还没有真正实现可在当今嘈杂的中规模量子（NISQ）计算机上运行的实用且可扩展的 QEMTP。对无噪声和容错量子设备的强烈依赖（这似乎还需要几十年的时间）阻碍了当前 QEMTP 方法的实际应用。本文设计了一种 NISQ-QEMTP 方法，该方法首次将 QEMTP 操作从理想的无噪声量子模拟器过渡到真实的有噪声量子计算机。主要贡献在于：（1）设计了浅深度QEMTP量子电路，用于减轻NISQ量子器件上的噪声； (2) 实用的 QEMTP 线性求解器，结合了可执行的量子态准备和节点电压计算测量； (3) 一种抗噪声 QEMTP 算法，利用与电力系统维度对数缩放的量子资源； (4) 量子移频分析 (QSFA)，通过利用具有较大时间步长的动态相量模拟来加速 QEMTP； (5)系统分析了QEMTP在各种噪声量子环境下的性能。大量实验系统地验证了 QEMTP 在无噪声模拟器和 IBM 真实量子计算机上的准确性、有效性、通用性和抗噪声能力。
Quantum-empowered electromagnetic transients program (QEMTP) is a promising paradigm for tackling EMTP’s computational burdens. Nevertheless, no existing studies truly achieve a practical and scalable QEMTP operable on today’s noisy-intermediate-scale quantum (NISQ) computers. The strong reliance on noise-free and fault-tolerant quantum devices–which appears to be decades away– hinder practical applications of current QEMTP methods. This paper devises a NISQ-QEMTP methodology which for the first time transitions the QEMTP operations from ideal, noise-free quantum simulators to real, noisy quantum computers. The main contributions lie in: (1) design of shallow-depth QEMTP quantum circuits for mitigating noises on NISQ quantum devices; (2) practical QEMTP linear solvers incorporating executable quantum state preparation and measurements for nodal voltage computations; (3) a noise-resilient QEMTP algorithm leveraging quantum resources logarithmically scaled with power system dimension; (4) a quantum shifted frequency analysis (QSFA) for accelerating QEMTP by exploiting dynamic phasor simulations with larger time steps; (5) a systematical analysis on QEMTP’s performance under various noisy quantum environments. Extensive experiments systematically verify the accuracy, efficacy, universality and noise-resilience of QEMTP on both noise-free simulators and IBM real quantum computers.
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IEEE欧洲低压测试馈线的简化电气等效模型
DOI：
--
发表时间：
2021
期刊：
IEEE Power & Energy Society General Meeting
影响因子：
--
作者：
Maman Ahmad Khan;B. Hayes
通讯作者：
B. Hayes
影响因子：
6.4
作者：
Preskill, John
通讯作者：
Preskill, John
影响因子：
5.7
作者：
Wang, Yazhen
通讯作者：
Wang, Yazhen
影响因子：
6.6
作者：
Zhou, Yifan;Feng, Fei;Zhang, Peng
通讯作者：
Zhang, Peng
影响因子：
5
作者：
Brown, Adam R.;Susskind, Leonard
通讯作者：
Susskind, Leonard