This post is also available in:
English (אנגלית)
רשתות החשמל המודרניות חשופות יותר ויותר לשיבושים שעלולים להתרחש במקביל. מתקפות סייבר, תקלות בציוד, מזג אוויר קיצוני, שריפות ותקיפות פיזיות עלולים כל אחד בנפרד לפגוע באספקת החשמל, אך כאשר כמה אירועים מתרחשים בו-זמנית, ההתמודדות הופכת למורכבת הרבה יותר. מפעילי רשתות החשמל נדרשים להבין במהירות כיצד תקלה אחת תשפיע על אחרות, ובמקביל להחליט כיצד למנוע מהשיבושים להתפשט ולגרום להפסקות חשמל נרחבות.
פרויקט מחקר חדש במימון מעבדת המחקר של חיל האוויר האמריקני (AFRL) יבחן האם מחשוב קוונטי יכול להאיץ את תהליך הניתוח הזה. במסגרת חוזה לשנתיים בהיקף של 7 מיליון דולר, Eaton תשתף פעולה עם Infleqtion ואוניברסיטת פנסילבניה בפיתוח כלים המשלבים מחשוב קוונטי, למידת מכונה וכלי המחשה מתקדמים, במטרה לזהות נקודות תורפה ולסייע למפעילים להתמודד עם שיבושים מורכבים.
הפרויקט מתמקד במה שמהנדסי מערכות חשמל מכנים "ניתוח תרחישי כשל" (Contingency Analysis). עוד לפני שמתרחשת תקלה, מפעילי הרשת מדמים שילובים שונים של קווי הולכה, גנרטורים ורכיבים נוספים שיצאו מכלל פעולה, כדי לבדוק האם ניתן להמשיך להזרים חשמל באופן בטוח. תקני האמינות הנהוגים כיום בצפון אמריקה כוללים תכנון מסוג N-2, המחייב את מערכות ההולכה להמשיך לפעול גם לאחר שני כשלים עוקבים.
על פי דיווח של Interesting Engineering, המחקר החדש נועד לבחון תרחישים שבהם כמה כשלים מתרחשים במקביל. האתגר המרכזי הוא חישובי: ככל שמוסיפים תקלות אפשריות, מספר השילובים שיש לבחון גדל במהירות. החוקרים מבקשים לבדוק האם מחשוב קוונטי יוכל לעבד תרחישים מורכבים כאלה ביעילות גבוהה יותר משיטות חישוב קונבנציונליות בלבד.
במקום להחליף את המחשבים הקיימים, הפרויקט יתבסס על גישה היברידית המשלבת מחשוב קוונטי וקלאסי. מערכות מחשוב רגילות ימשיכו לבצע את המשימות שבהן הן יעילות, בעוד שמעבדים קוונטיים ייבחנו בפתרון בעיות אופטימיזציה שבהן עשוי להיות להם יתרון. אלגוריתמים של למידת מכונה יסייעו לזהות דפוסים ולתעדף נקודות תורפה, וכלי המחשה יציגו את התוצאות בצורה שתאפשר למפעילי רשת החשמל להשתמש בהן הן בתכנון שגרתי והן במצבי חירום.
החברה תספק את חומרת המחשוב הקוונטי, בעוד שהחוקרים יפתחו אלגוריתמים חדשים, יבצעו אופטימיזציה של מעגלים קוונטיים ויבחנו שיטות לצמצום שגיאות חישוב, אחת המגבלות המשמעותיות של המחשבים הקוונטיים הקיימים כיום. הטכנולוגיות ייבחנו על גבי כמה סוגים של חומרה קוונטית, במקום להיות מותאמות למעבד מסוים בלבד.
למחקר יש גם חשיבות ביטחונית משמעותית, שכן תשתיות החשמל תומכות בבסיסים צבאיים, רשתות תקשורת, מערכות תחבורה ושירותים חיוניים נוספים. מתקפת סייבר מתואמת או תקיפה פיזית שתפגע בכמה רכיבים של רשת החשמל בו-זמנית עלולה ליצור תגובת שרשרת בעלת השלכות נרחבות. ניתוח מהיר יותר של תרחישי כשל עשוי לסייע למפעילים לזהות מראש שילובים מסוכנים של תקלות, ולתכנן כיצד לנתב מחדש את אספקת החשמל או להגיב כאשר כמה מערכות נפגעות במקביל.
בתום התוכנית, שתימשך 24 חודשים, מתכנן צוות המחקר להציג הוכחת היתכנות המבוססת על חומרת מחשוב קוונטי הזמינה כיום. הפרויקט יבחן האם ניתוח המבוסס על מחשוב קוונטי מסוגל לצאת מגבולות המעבדה ולהפוך לכלי מעשי לתכנון רשת החשמל, לפעילות השוטפת ולהתמודדות עם מצבי חירום.
