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题名基于HHL算法的量子牛顿-拉夫逊法潮流计算
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作者
徐震
张大波
杨贺钧
马英浩
窦猛汉
方圆
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机构
新能源利用与节能安徽省重点实验室(合肥工业大学)
本源量子计算科技(合肥)股份有限公司
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出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第14期5564-5576,I0020,共14页
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基金
国家自然科学基金(面上基金项目)(52377089)
合肥市自然科学基金项目(202344)。
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文摘
量子计算的快速发展为新型电力系统日益复杂的实时仿真计算提供了新的方案。该文将经典计算机的数据处理与量子计算机的迭代计算相结合,提出基于Harrow-Hassidim-Lloyd(HHL)算法的量子牛顿-拉夫逊法潮流计算模型。通过将牛顿-拉夫逊潮流方程进行变换,给出修正方程的量子化编码、潮流方程的量子线路构建、修正向量的量子测量的算法原理。基于量子计算的近似求解特性,定义量子潮流计算的收敛判据,以提升迭代计算收敛的可靠性。不同规模的IEEE测试系统在本源量子虚拟计算平台上验证所提量子潮流算法的有效性。
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关键词
量子潮流计算
hhl算法
牛顿-拉夫逊法
极坐标方程
直角坐标方程
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Keywords
quantum power flow computation
Harrow-Hassidim-Lloyd(hhl)algorithm
Newton-Raphson method
polar coordinate equations
rectangular coordinate equations
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分类号
TM71
[电气工程—电力系统及自动化]
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题名基于“嵩山”超级计算机系统下HHL算法的模拟实现
被引量：2
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作者
谢浩山
刘晓楠
赵晨言
刘正煜
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机构
数学工程与先进计算国家重点实验室(信息工程大学)
郑州大学计算机与人工智能学院
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出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2023年第6期74-80,共7页
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基金
国家自然科学基金(61972413,61701539)。
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文摘
量子计算是一种遵循量子力学规律来调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,而量子算法由一系列量子门组合而成,其实现形式为量子线路。量子线路是对量子比特进行操作的线路,以量子比特为基本的存储单元,将量子逻辑门连接在一起来实现特定的计算功能。文中在“嵩山”超级计算机上利用MPI+OpenMP混合并行编程模型,实现了将大规模量子线路拆分到不同节点上进行构建,加快了线路的构建速度,并且在CPU集群系统上具有良好的可拓展性。针对节点间通信问题,设计了序列化和反序列化函数,以保证节点间数据的传输,并且根据各节点所分配任务量间存在的指数级差异,设计了一种拆分任务量、各节点轮循处理的优化方式,实现了节点间的负载均衡。最后在超级计算机CPU集群上成功实现了大规模的量子相位估计线路的构造,相较于单节点取得了8.63的加速比,并通过HHL算法验证了所设计的并行相位估计子模块的正确性,为大规模HHL算法在超算平台上的实现提供了参考。
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关键词
量子相位估计
CPU集群
MPI
hhl算法
负载均衡
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Keywords
quantum phase estimation
CPU cluster
MPI
hhl algorithm
Load balancing
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分类号
TP385
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名HHL量子算法的普适量子线路设计
被引量：2
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作者
季雯
叶宾
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机构
中国矿业大学信息与控制工程学院
地下空间智能控制教育部工程研究中心
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出处
《量子电子学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期747-758,共12页
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基金
徐州市科技计划项目(KC22286)
河南省网络密码技术重点实验室研究课题(LNCT2019-S06)。
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文摘
HHL(Harrow-Hassidim-Lloyd)量子算法实现了近似求解线性方程组Ax=b,是许多复杂量子算法的重要组成部分。尽管HHL量子算法相比于经典算法能够实现指数级加速,但是目前HHL量子算法大多为抽象的算法描述或分析,所设计出的量子线路规模很小,且不具有普适性。在分析HHL量子算法原理的基础上,使用通用量子门自上而下地设计了算法的关键模块,包括酉矩阵的通用量子门分解模块、量子相位估计模块、量子全加器与乘法器模块、量子态条件旋转变换模块等,从而实现了求解线性方程组的普适量子线路。利用IBM qiskit量子计算开发平台进行的量子仿真实验表明,所设计的HHL量子线路能够求解一般形式的线性方程组,且易于扩展为中大规模的量子线路。
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关键词
量子计算
hhl量子算法
量子线路
量子相位估计
IBM
qiskit平台
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Keywords
quantum computation
hhl quantum algorithm
quantum circuit
quantum phase estimation
IBM qiskit platform
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分类号
O431.2
[机械工程—光学工程]
TP301
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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