Make this article seo compatible,Let there be subheadings for the article, be in french, create at least 700 words Avec sa taille et ses connexions vertigineuses, le système électrique est si complexe que même les supercalculateurs ont du mal à résoudre efficacement certains problèmes d’optimisation. Mais les ordinateurs quantiques pourraient mieux s’en tirer, et les chercheurs peuvent désormais explorer cette perspective grâce à une interface logicielle entre les ordinateurs quantiques et l’équipement de grille. Le lien du quantique au réseau — réalisé par une équipe du Laboratoire National des Energies Renouvelables (NREL) avec un financement du Bureau de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables du ministère de l’Énergie, et en collaboration avec RTDS Technologies Inc. et Atom Computing – permet aux chercheurs d’effectuer des expériences «quantiques dans la boucle». Et cette capacité va au-delà des seuls dispositifs énergétiques : avec la recherche avancée sur les systèmes énergétiques intégrés (ARIES) de NREL, les chercheurs peuvent exécuter des systèmes quantiques en boucle dans des systèmes électriques très réalistes. Quantum in-the-loop pourrait être une prochaine étape importante dans l’utilisation de l’informatique quantique pour optimiser les opérations du réseau électrique avec l’interconnexion de ressources énergétiques distribuées de plus en plus complexes. L’équipe de recherche a lancé avec succès son interface open source près de Boulder, au Colorado, en utilisant une pile de simulateurs de grille en temps réel RTDS et la pile de solutions d’Atom Computing, qui exploite sa technologie d’informatique quantique à réseau atomique. Leur démonstration a marqué un moment historique pour l’informatique quantique et les systèmes électriques : pour la première fois, une technologie d’informatique quantique est intégrée dans une plate-forme de recherche dynamique sur les réseaux électriques, ouvrant de nouveaux horizons dans la validation des réseaux et du matériel. « Pour évaluer la sécurité des protocoles de communication de nouvelle génération et valider les algorithmes quantiques actuels et futurs, il est essentiel d’établir un environnement d’émulation du monde réel avec du matériel réel et une communication à haut débit. C’est précisément ce que nous avons développé chez ARIES avec quantum in-the-loop », a déclaré Rob Hovsapian, conseiller de recherche ARIES. Qu’est-ce que Quantum peut offrir au réseau ? Le cadre quantique dans la boucle de l’équipe de recherche est motivé par les découvertes antérieures selon lesquelles les algorithmes quantiques sont bien adaptés à la complexité des systèmes électriques, en particulier les grands problèmes d’optimisation qui submergent les ordinateurs classiques. Ces problèmes complexes sont de plus en plus courants à mesure que les ressources énergétiques distribuées prolifèrent et que le flux d’énergie devient bidirectionnel. « Avec l’énorme quantité de façons dont l’énergie peut maintenant être générée et fournie, il est très important de gérer autant d’entrées et de sorties, mais les optimiseurs classiques basés sur le calcul ne sont pas conçus pour gérer une augmentation exponentielle des paramètres d’entrée que l’industrie devrait voir dans les deux prochaines décennies », a déclaré Sayonsom Chanda, ingénieur en systèmes électriques chez NREL. « Nous parlons de millions d’entrées et de sorties ; c’est alors que les ordinateurs classiques commencent à montrer leurs limites et les ordinateurs quantiques leurs avantages. Lors de la modélisation du réseau, chaque véhicule électrique, appareil électroménager ou capteur est une variable potentielle. Leurs données interagissent et coévoluent de manière si alambiquée que même une requête sur la puissance disponible du réseau devient difficile sur le plan informatique. La nouvelle interface simplifie le processus de traduction des problèmes d’optimisation en variables quantiques et facilite la communication entre les ordinateurs quantiques et les simulations de systèmes électriques. À mesure que l’intérêt pour l’informatique quantique s’amplifie, l’interface aidera les scientifiques à classer les types de problèmes qui peuvent être résolus par les ordinateurs quantiques et à les évaluer dans des expériences en direct. « Imaginez, par exemple, qu’une ville doive évacuer à cause d’un ouragan imminent », a déclaré Hovsapian. « Tout à coup, vous devez prendre des décisions concernant une évacuation efficace, qui dépendent de la charge des véhicules électriques, de leur trajet hors de la ville, de la disponibilité des bornes de recharge, etc. L’informatique quantique peut être la clé de ce type d’optimisation multiobjectif, et nous avons maintenant les outils nécessaires pour le savoir. » La physique quantique – qui se distingue par les concepts de probabilité et d’intrication – offre une forme de calcul fonctionnellement différente et, dans certains cas, plus rapide. Par exemple, l’algorithme quantique de Grover peut théoriquement résoudre les problèmes de recherche plus efficacement que n’importe quel algorithme classique connu. Avec les récentes réalisations techniques d’entreprises comme Atom Computing, les algorithmes quantiques sont testés sur des applications réelles, et les systèmes électriques figurent parmi les domaines les plus attrayants. « Considérez certains des problèmes les plus difficiles des systèmes énergétiques actuels : prendre des décisions basées sur de grands réseaux de capteurs ; optimiser la récupération du système pendant les conditions de panne ; sécurisation des communications entre les périphériques du réseau. Il existe des applications de base dans lesquelles les ordinateurs quantiques peuvent exceller, nous accélérons donc leur adoption dans les systèmes électriques avec cette interface », a déclaré Hovsapian. Configuration et technologie de test Le NREL et d’autres installations de recherche valident régulièrement de nouvelles technologies d’alimentation avec du matériel dans la boucle, mais le quantum dans la boucle n’a jamais existé jusqu’à présent. La démonstration reposait sur plusieurs capacités exceptionnelles : NREL a fourni neuf simulateurs numériques en temps réel, qui communiquaient sur le réseau ESnet avec l’émulateur quantique d’Atom Computing et finalement avec Phoenix, son prototype de système. L’interface nouvellement développée reliait les deux sites, un logiciel pour interpréter, convertir et transmettre les données de chaque extrémité en temps réel. Dans un article écrit par l’équipe NREL intitulé « Architecture pour les simulations en temps réel Quantum-in-the Loop pour la conception de réseaux intelligents résilients» Chanda et Hovsapian expliquent rigoureusement la conception de l’interface et donnent un exemple illustratif : la coordination de la recharge des véhicules électriques. « Les chercheurs peuvent utiliser l’ordinateur quantique pour développer et mettre en œuvre l’algorithme d’optimisation d’approximation quantique ou les algorithmes variationnels quantiques de résolution propre », indique l’article. « Ces extraits de code hautes performances aideront les chercheurs à combler les écarts de calcul entre les ordinateurs classiques et quantiques, et seront principalement basés sur des frameworks open source familiers tels que QISKIT, QMuTPy et Queso. » En plus d’être technologiquement indépendante des plateformes d’informatique quantique, l’interface est compatible avec toutes les plateformes de simulation numérique en temps réel. Les utilisateurs peuvent interagir avec le logiciel via des navigateurs Web et une interface conviviale pour définir les valeurs d’optimisation souhaitées, ajuster les algorithmes quantiques et récupérer les mesures de qubit. Les auteurs prévoient de publier publiquement le code sur GitHub. Quelle est la prochaine? L’informatique quantique en est encore à ses débuts et sa valeur pour les systèmes électriques reste à prouver, mais c’est précisément pourquoi cette interface est si utile : toutes les théories et attentes autour de l’informatique quantique peuvent maintenant être évaluées expérimentalement. « Il est essentiel que les services publics testent sur le terrain et adoptent les technologies de nouvelle génération, et l’informatique quantique ne fait pas exception », a déclaré Chanda. « Cette interface est un catalyseur pour les recherches futures sur les problèmes de réseau émergents. » Quantum in-the-loop est particulièrement efficace avec ARIES, où il rejoint d’autres technologies in-the-loop, telles que les ressources commerciales d’énergie renouvelable, les contrôleurs de système, les émulations alimentées par des superordinateurs, les capteurs et les équipements de sous-station. ARIES est aussi proche que possible de la réalité pour les expériences de systèmes électriques, et il continue de se développer : d’ici l’année prochaine, ARIES aura la capacité de contrôler 10 000 dispositifs énergétiques, entre autres investissements. Cette capacité offre un réalisme unique et crucial pour évaluer les algorithmes quantiques et propulser les progrès des systèmes électriques. « Le premier problème d’optimisation que nous voulons résoudre est de savoir comment tirer au mieux l’énergie de différentes sources », a déclaré Chanda. « Vous avez des ressources plus proches de certaines charges et d’autres qui ont plus de sens économique à déployer. Peut-être que l’informatique quantique peut déterminer comment changer rapidement de source d’alimentation pour plus de résilience et d’efficacité. Nous sommes encore à l’aube de l’informatique quantique, mais le Département américain de l’énergie et le NREL ont supprimé un obstacle important à l’introduction de cette technologie prometteuse dans le giron des systèmes énergétiques. Restez informé en vous inscrivant à la newsletter Energy Systems Integration. Article du NREL. Par Connor O’Neil.
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