量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)による配電網最適化

抄録

昨今、再生可能エネルギーの導入拡大に伴い、配電網の管理が複雑化している。配電網最適化問題は配電網内に含まれる開閉器の開閉状態の制御により、なるべく電力損失を最小化するよう供給経路を決定する組合せ問題となるが、開閉器の数の増加に伴って指数関数的に組合せは増加する。このような組合せが膨大な数になる問題に対し、従来からメタヒューリスティクス手法が取られてきたが、それらは局所解に陥る可能性があるという問題を抱えている。 近年、このような大域的な探索が困難な問題に対し、量子コンピュータを適用する研究が活発に行われている。その一つとして汎用量子コンピュータを用いたVQEやQAOAなどの変分量子アルゴリズムが注目されている。 変分アルゴリズムは、汎用量子コンピュータの汎用性を利用することで、特に特別な定式化をすることなく高度な組合せ最適化問題をそのまま解くことができ、さまざまな種類の最適化問題を扱うことができる可能性がある。 本稿では、配電網最適化問題への QAOA の適用方法と実際に適用した結果を示す。