未来のよりダイナミックなエネルギー・グリッドのための量子ソリューション
E.ON社の仕事は明かりを灯し続けることです。ヨーロッパ最大のエネルギー会社の1つとして、160万キロメートルのエネルギーネットワークを運営し、17の国または地域の4,700万人の顧客に電気とガスを提供しています。E.ON社は、21世紀の生活に不可欠な住宅、病院、工場、交通機関などの重要なインフラを強化しています。そして、その仕事はますます複雑になっています。
E.ONがヨーロッパの再生可能エネルギーへの移行を支援するにつれて、送電網への需要はますます複雑になっています。エネルギーを分配する古い方法は、予測可能でした。大規模な発電所と安定した燃料供給を考えれば、明日または今後、メガワットの電力を発電するためにかかる費用を知るのはそれほど難しくありません。熱波や寒波の際に需要が変化すると、生産量を増減させることは比較的簡単でした。
現在では、太陽光や風力など、より小規模でダイナミックな電力源から電力を供給しています。同時に、電気自動車や家庭におけるインテリジェントシステムは消費パターンを劇的に変えており、モビリティーや暖房などますます多くの分野で電化が進んでいます。E.ON社は、24時間365日電力を供給する責任を負うため、供給と需要の両方の複雑な動的な変化を考慮するために、事前に十分な準備を行う必要があります。同社は現在、この問題の解決策として、複雑さを克服するためのツールである量子コンピューティングを検討しています。
「当社はデジタル企業になりつつあります」とE.ON社のエネルギー・インテリジェンス部門データ・AI部門責任者のGiorgio Cortiana博士は述べています。「データ・テクノロジーは、これらのシステムの複雑さをマスターするために不可欠です」
この取り組みの大きな部分は、料金体系の問題に帰着します。
「顧客が求める前に電力を調達する必要があります」と、E.ON Energy Marketsの定量的リスク専門家、Piergiacomo Sabino博士は述べています。
E.ON社の契約では、消費率や配送コストが変動するとしても、同社は固定価格で顧客にエネルギーを提供することが求められています。多くの場合、事前に購入するエネルギー量と実際の需要の間には、ある程度の不一致が発生します。そのため、市場のさまざまなプレーヤーが、エネルギー付きデリバティブの売買や明かりの状態を維持することなど、それらのリスクに対してお互いに保険を適用します。
E.ON社の取引フロアでは、Sabino博士のような専門家がそれらのデリバティブの価格を効率的に設定することに取り組んでいます。このタスクにはモンテカルロ・シミュレーションを使用します。これは、今日のコンピューティング・テクノロジーを使用して不確実な事象に対する結果を予測する方法です。これらの方法では、天候、使用パターン、その他の要因による変動が考慮されます。しかし、世界最大のスーパーコンピューターでさえ、このような問題に苦労しています。
「これには、何年も前から賢明で将来を見据える必要があります」とCortiana博士は言います。「気候変動とブラックスワン現象は私たちのモデルの一部でなければなりません。最終的な目標は、顧客に手頃な価格でエネルギーを提供することです」
ヨーロッパ全土で価格が劇的に急上昇した最近のエネルギー危機の際、E.ON社はこの計画により顧客を保護し、価格上昇を抑えることができました。E.ON社がこの危機に適切に対応していなかったら、顧客は暗闇に置かれていたかもしれません。
問題が複雑になるほど、具体的には相互作用する変数が増えるほど、バイナリの1と0を扱うコンピューターにとっては難しくなります。気象リスク、供給量の変化、動的な消費パターンはすべて相互に影響し合う変数です。したがって、最高のスーパーコンピューティング・マシン上の最良の従来型アプローチであっても、ハード・リミットに直面します。
E.ONはIBMと共に量子コンピューティングを探求しています。
Quantumコンピューターは、複雑な問題を解決するためのまったく新しいアプローチを提供します。従来のスーパーコンピューターでは解決に数千年かかる可能性のある特定の問題も、量子コンピューティング・アルゴリズムを使用すると、はるかに簡単な解決策が得られる可能性があります。
「IBM Quantumとの提携を決めた理由は、この分野の専門家と触れ合いたかったからです」とCortiana博士は言います。「このハードウェアにアクセスしただけでなく、専門家にアクセスしてチームのスキルアップを図ることができました」
現在、量子コンピューターはまだ発展途上です。しかし、その進歩は急速に進んでいます。2023年、IBMは量子ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることで、量子アルゴリズムを実行するための「総当たり」の古典的な手法を超えるスケールで、信頼性の高い計算を実行できることを示しました。この進歩は、量子コンピューターが量子回路から正確な答えを得る最良のツールである「量子ユーティリティー」の時代に突入したことを意味します。
次のステップは、量子コンピューターが従来の手法よりも優れている場合である「量子優位性」を見つけることです。E.ON社のような組織にとって、量子優位性を発見することで、新たな効率と競争上の優位性がもたらされ、最終的には顧客のエネルギー価格が向上する可能性があります。
E.ONとIBM Quantumチームは共同で、エネルギー料金体系の量子優位性に向けた道筋を開発しました。ビジネス面では、Sabino博士がプロジェクトの要件を推進しました。目標は単なる実験プロジェクトではなく、最終的にはエラー訂正された将来の量子コンピューターで実用的なビジネス上の優位性をもたらすことができるものでした。IBMは2029年にエラー訂正に対応した量子コンピューターを発表すると予測しています。
IBMとE.ON社は共同で、十分に進歩した量子コンピューターを使用し、従来の手法を上回るパフォーマンスを実現できる、気象リスクを管理するアルゴリズムを開発しました。
このアルゴリズムを実行するたびに、「特定の価格でエネルギーを提供した場合、契約期間中の特定の気象条件を考慮すると、その価格はいくらになるか」という質問をします。
このアルゴリズムを何度も実行すると、ヘッジの意思決定に使用できる情報が取得されます。
このアルゴリズムが原理的に機能することを証明した後、チームは実際のIBM Quantumハードウェアでアルゴリズムを実行する準備をしました。アルゴリズムのオリジナルバージョンには、2023年に利用可能な量子コンピューターで実行できないほどの回路（個々の量子実行）が含まれていました。
そこでチームは、ダイナミック回路として知られる先進的なIBM Qiskitの機能を利用して、問題を分解し、以前の世代の27量子ビットのIBM Quantumコンピューターでも処理できるようにしました。
E.ON社のチーフ・クァンタム・サイエンティストであるCorey O'Meara博士は、このプロジェクトにQiskitを使用することは「迷うことがなかった」と述べています。「Qiskitは、量子ソフトウェアをコーディングするための世界でナンバーワンのSDKです。これは素晴らしく、ますます改善されています」
今日、IBMは127量子ビット以上の量子コンピューターをユーザーに提供しています。これらの量子コンピューターは、以前のマシンよりもはるかに長い回路を実行できます。Qiskitの力と組み合わせることで、これらの急速に進歩するコンピューターは、ユーティリティーの時代をもたらしました。量子優位性は目前に迫っています。
「ユーティリティー規模で作業することは、量子コンピューティング分野全体にとって次に来ることだと思います」とO'Meara博士は述べます。「人々は、いくつかの量子ビットを使っておもちゃのモデルや小規模な概念実証を行ってきました。それは変わるでしょう」
O'Meara博士によると、E.ONの今後3年間の量子目標は、ユーティリティー規模の作業であり、自分たちのビジネスのユーティリティーをハンティングすることです。
量子コンピューティングの分野は複雑だとCortiana博士は言います。量子コンピューティングを追求しようとしている組織は、同じ志を持つ人々（大学、研究、IBMなどのプロバイダー）と提携し、相乗効果を見つけようとする必要があります。なぜなら、業界全体に共通するコアの問題があるからです。
「数年先の未来を予測し、コンピューティング機能が不足する状況を想像してください」とCortiana博士は言います。「量子がどこで役に立つか聞いてみましょうか？フォールトトレラントなマシンを待たずに、ビジネスユーティリティーを実現できる簡単な方法を見つけてください」
今こそ、その簡単に成果を上げ、量子的人材プールを拡大する時です。
「量子優位性が実現すれば、誰もが活用したくなるようになるでしょう」とCortiana博士は語ります。「スキルはすでにあるほうがいいのです。そうしなければ、追いつくのは難しいでしょう」
法務
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