如何摆脱对化石燃料的依赖是能源转型中的关键问题。近期，IBM量子计算部门与德国能源巨头意昂集团(E.ON)正合作研究电网脱碳问题，探索利用量子计算优化可再生能源的输送问题。

　　目前，可再生能源的供给和需求端均存在多种不稳定因素。例如，可再生能源会受到气候变化的影响，使用电力的热泵和电动汽车则需要不断升级的电网和电缆支持。随着电网等基础设施逐渐“不堪重负”，输电成本将日益超过发电成本。

　　因此，需要借助新的技术解决可再生能源面临的种种问题。IBM公司和意昂集团的合作旨在通过量子计算来推动能源行业的转型，即利用量子计算的潜力优化能源基础设施，通过分析天气变化在内的众多变量，以帮助管理庞大又分散的电网，更好解决电力输送问题。

　　意昂集团是欧洲最大的能源网络和基础设施运营商之一，在欧洲各地运营着发电站、可再生发电设施、电网和电动汽车充电站。该公司的目标是到2030年减少其55%的排放量。目前，该公司每年将超过4万个可再生能源资产连接到电网基础设施，以承载更多工作量。公司首席数字官Victoria Ossadnik表示，这将使电网变得更加复杂，更易出现故障。而新兴的点对点交易能源市场更增加了其复杂性，因为家庭和企业可以直接将光伏屋顶所产生的电力交易给消费者。

　　面对重重难题，量子计算机有可能帮助塑造出未来的新能源世界。据IDC分析师Stefano Perini，量子计算市场在2021年的价值超过7亿美元，预计到2025年将达到35亿美元，其增长速度值得关注。目前，量子计算市场的增量主要由金融服务和制造业推动，但伴随全球进一步脱碳，能源公司进军该市场也将成为一种趋势。Perini表示，“我们可以期待量子计算将成为能源转型的重要推动者之一。”

　　未来，量子计算机将采用一种全新的计算方式来帮助解决传统计算机难以解决的全球重要问题，并有望在推进能量跃迁方面发挥重要作用。例如，量子计算可以帮助配电网完成更广泛的任务。意昂集团设想未来能源将不再从发电公司单方面输送到消费者，许多小公司和家庭也可以通过其光伏系统或电动汽车将能源输送到电网。在未来，量子计算可以用于更有效地控制这些过程。

　　Ossadnik表示，量子计算机将对高性能计算(HPC)和人工智能起到补充作用，并非完全取代它们。这些技术的结合将成为解决电网平衡和优化电缆布局等问题的理想方案，在设计更好的预测算法和机器学习模型时将非常有用，可以在算法中纳入更多维度。量子计算机还将有助于提出数据问题。例如，在汉堡或伦敦这样人口众多的城市，如何铺设电缆才是最理想的。“我们需要在地下铺设更多的电缆，但必须找出真正需要的是哪种基础设施。由于极不稳定的需求和供应，这是一个极其复杂的系统。借助量子计算机，我们可以给它成千上万的信息，并找出哪种模型是最受支持的。”

　　在早期测试中，意昂集团已经使用IBM量子云服务帮助改善了前述基础设施模型，并进一步探索更多潜在应用。

　　另一方面，电动汽车数量的增加会使充电过程更为复杂，量子计算有望帮助解决这一问题。例如，在意昂集团的车辆到电网(V2G)项目中，电动汽车电池作为一种灵活的存储介质连接到配电网。由此，可再生能源发电的波动就可以被有效平衡。但这一系统的协调和控制需要强大的计算能力，无法依靠目前的经典计算系统完成。因此，该公司希望通过量子计算机在更短时间内完成这些复杂计算。

　　在前述合作中，意昂集团将通过IBM云服务访问IBM的量子计算系统、量子专业知识和Qiskit量子软件开发工具，使量子计算在能源领域的创新成为可能。Ossadnik认为，“量子计算的创新应用提供了一个机遇，以创新的方式解决能源转型中复杂的、跨系统的优化任务。”

　　“公共事业在帮助工业、公司和消费者实现净零目标方面发挥着关键作用。”IBM相关负责人Gregor Pillen说道，“然而，实现这一点需要复杂的技术来帮助公共事业公司更好地预测和优化电网，以满足用电需求和增加清洁能源、可再生能源的使用。量子计算提供了计算能力，帮助公共事业公司走向一个全新、更可持续的未来。”

　　IBM欧洲量子研究中心科技主管Heike Riel认为，量子计算技术还将在开发其他更清洁的技术方面发挥关键作用。量子计算机模拟原子和分子行为的能力对电池设计具有重要意义。 “如果我们更好地了解这些过程，就可以更好地优化电池。这意味着我们可以减轻电动汽车的重量，因为只需要更少的电池来存储相同的能量。”

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