各国政府和科技公司一直在量子计算方面进行大量投资，希望它能彻底改变密码学，机器学习，化学，通信和其他领域，但令大家惊讶的是，广为人知的量子计算技术也可能对电力行业产生巨大影响，从而带来更清洁的燃料，更低的排放量和更高效的电力系统。
11月，笔者与Microsoft Quantum总经理Krysta M.Svore进行了交谈，以了解有关量子计算对能源行业的影响的更多信息，斯沃尔(Svore)于八月被任命为美国能源部国家量子计划咨询委员会(National Quantum Initiative Advisory Committee)的成员，该委员会为总统和能源部长提供建议。
与其他公司一样，Microsoft正在努力扩展其量子硬件，以使新型计算机具有比传统计算机更多更大的功能范围并大大提高计算速度，Svore表示，该公司正在与世界各地的其他公司合作，，从应用程序，软件到控制和设备，建立一个完整的“堆栈”。一些研究人员正在努力研究目前在常规计算机上运行的量子启发式代码是否可以使能源行业受益。
微软最近宣布向公众开放公共生态系统Azure Quantum，在Svore的博客文章中，Microsoft Quantum邀请了应用程序开发人员和研究人员开始使用该平台，这一步骤有望加速许多量子应用程序。
Svore说：“进入量子信息科学领域是一个令人兴奋的时刻”，“量子计算正在重新定义技术的可能性—创造了前所未有的可能性来解决人类最复杂的挑战。”
巨大的优势
新型计算机有望在模拟量子系统(例如分子)方面表现出色，这将对能源部门产生重大影响。Svore说：“我们看到了量子系统在清洁燃料，减少排放和提高能源效率方面的巨大潜力。”
量子计算机将远远超过当今超级计算机的能力来帮助化学和材料开发；仿真功能可以帮助研究人员制造具有更大存储容量的电池；高温超导体，可用于优化可替代燃料的新型催化剂；量子计算可用于气候建模，例如，寻找有助于设计新的风能源的潜在风流位置，这将需要收集历史数据并将其实施到某些模型中。
量子计算应用程序是此类过程的理想选择，并可以使用真实数据提供高分辨率和校准结果。而且，此类应用程序可以将数据上传到地理信息系统中，以获得最佳的风力涡轮机位置。
在当今的智能电网中可能会看到更大，更直接的影响，使用当今的计算机在大型电网的发电和输电系统中高效地优化最佳的可用电源是昂贵的，几乎是不可能的。当今的电网运营商正在努力寻找处理可再生能源涌入的最佳方法。当前，公用事业解决方案不是最佳的。
结合了多种可再生能源的混合动力系统尤其难以优化。例如，既包含风能又包含太阳能的电网，其优点是，只要太阳照耀，风吹来，就可以提供便宜的能源。但是为了满足客户在夜间或平日中的能源需求，电网需要从储能系统中释放电能或从其他资源中增加能源生产。可以跟踪需求，预测消耗高峰，协调能量存储和管理资源的自动化智能系统可以极大地提高效率，从而为获得更便宜，更可靠的电源铺平道路。
与当今最先进的超级计算机不同，量子计算机有望实现实时优化，斯托夫说，微软研究人员已经通过创建量子启发式代码来解决电网应用，这样的代码被映射到常规计算硬件。
2018年6月，研究人员宣布他们已设计出一种量子启发式算法来实现机组组合，这是一个优化问题，旨在根据预测的负载以及发电效率和容量限制来确定要运行的最佳发电资源。机组组合仍然是电力系统管理中最重要的问题之一。
微软团队展示了其算法，该算法优于更强大的经典求解器。当大规模量子计算机变得可用并且算法在它们上面运行时，将会有更大的优势。
未来的挑战
量子计算仍然有许多障碍需要克服。
Svore说，如今，通过微软的硬件合作伙伴，可以在量子硬件上运行量子启发式解决方案。例如，霍尼韦尔量子解决方案可以访问其离子量子系统，该系统利用中间电路测量量子重用，使开发人员能够以有效的方式编写算法。
初创公司IonQ正在开发一种离子量子计算机和软件，以生成，优化和执行量子电路。通过Azure Quantum进行基于云的访问，IonQ系统可用于加速研究解决化学，医药，金融和物流方面的问题。
Svore说，受量子启发的优化解决方案可用于提高经典计算机上运行的算法的速度和准确性。加拿大公司1QBit开发了与硬件无关的软件，该软件使应用程序能够不断受益于量子和经典硬件的发展，特别是在材料科学领域。
微软的戴维·赖利(David Reilly)领导着一个研究小组，其中包括悉尼大学的一些研究小组，他们已经开发出一种解决量子计算机硬件方面的新颖方法，他们发明了控制芯片Gooseberry，该团队还开发了一种通用的低温计算核心，该核心可以在比星际空间稍高的温度下工作，这可以通过浸入液态氦中来实现，Svore说，新颖的经典计算技术解决了与控制数千个量子位相关的I/O噩梦。
量子飞跃
量子计算应用程序有望极大地影响电力系统计算。什么时候会发生？这取决于研究的进展，最终有望使电力系统以完全不同的方式运行和运行。我们发电的方式将更便宜，更清洁。而且，我们分配电力的方式将更快，更容易。
如果我们希望在未来20年内看到光明的未来并大规模应用量子计算机，那么像Microsoft所做的那样，继续在该领域进行大量投资对于未来的人们可以使用该技术非常重要
