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“祖沖之三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)問世，光量子芯片實(shí)現(xiàn)多比特“連續(xù)變量”量子糾纏，基于世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”探索實(shí)現(xiàn)全球化量子通信的可行性……近年來，我國量子技術(shù)不斷突破，應(yīng)用場(chǎng)景逐漸向縱深拓展。

電力行業(yè)正向智能化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型，對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)傳輸安全性和計(jì)算能力的要求不斷提高。量子技術(shù)的三大主要領(lǐng)域——量子精密測(cè)量、量子保密通信和量子計(jì)算，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)升級(jí)提供全新方案。這些技術(shù)的應(yīng)用可大幅提升電力系統(tǒng)的智能化水平和運(yùn)行安全性。相關(guān)技術(shù)涉及量子精密測(cè)量、量子通信和量子計(jì)算三大方向，展示了量子技術(shù)在能源電力領(lǐng)域的前沿應(yīng)用。

電網(wǎng)狀態(tài)感知水平更高

量子精密測(cè)量技術(shù)利用量子系統(tǒng)或量子效應(yīng)，能夠使測(cè)量精度超越經(jīng)典物理的散粒噪聲極限，在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中扮演重要角色。例如，量子原子鐘的誤差極小，可在三百億年內(nèi)僅誤差一秒，為高精度時(shí)間同步和全球?qū)Ш教峁┝思夹g(shù)支撐。量子磁力計(jì)可探測(cè)極微弱的磁場(chǎng)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像和地球物理探測(cè)領(lǐng)域。量子重力儀則能夠精確測(cè)量引力變化，助力地下礦藏勘探和地震預(yù)測(cè)。

在電力領(lǐng)域，量子精密測(cè)量技術(shù)能夠大幅提升電網(wǎng)狀態(tài)感知水平。合肥候店量子應(yīng)用示范站突破了金剛石氮空位色心電流測(cè)量、量子點(diǎn)氣體傳感、隧道磁阻電流傳感等關(guān)鍵技術(shù)，部署了量子電流傳感器、一體式量子直流電能表、量子姿態(tài)傳感器、量子配網(wǎng)電流傳感裝置等設(shè)備。這些設(shè)備應(yīng)用于電網(wǎng)電流監(jiān)測(cè)、充電樁電能計(jì)量、開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電纜火災(zāi)預(yù)警等場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)及電氣設(shè)備狀態(tài)的全息感知。

數(shù)據(jù)傳輸安全性更好

量子保密通信技術(shù)利用量子力學(xué)的基本原理，可使密鑰的傳輸安全性極大提高。由于量子態(tài)在測(cè)量時(shí)會(huì)發(fā)生坍縮這種不可逆的變化，一旦有竊聽行為就會(huì)被立即察覺，從而保障了通信安全。目前，量子通信已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。我國“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了星地量子通信，北京到上海的量子保密通信干線也已建成。這兩者連接起來，構(gòu)建了天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)。

電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全性關(guān)系到電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和供電安全。應(yīng)用量子保密通信技術(shù)可提升電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。合肥候店量子?yīng)用示范站建立了量子密鑰分發(fā)平臺(tái)，采用電力量子加密設(shè)備，為調(diào)度自動(dòng)化、調(diào)度IP電話等有線業(yè)務(wù)提供光纖量子保密通信，并為配電自動(dòng)化、無人機(jī)巡檢等無線業(yè)務(wù)提供“5G+量子”加密通信。量子保密通信技術(shù)的應(yīng)用使得電網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)通信安全性大幅提升。

仿真計(jì)算能力更強(qiáng)

量子計(jì)算利用量子糾纏和量子態(tài)疊加效應(yīng)，能夠產(chǎn)生比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更高的計(jì)算能力。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制比特，而量子計(jì)算機(jī)使用量子比特，使某些計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行速度大幅提升。量子計(jì)算在材料模擬、新藥研發(fā)等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了巨大的潛力。

量子計(jì)算可優(yōu)化電網(wǎng)仿真分析計(jì)算效率。這一突破為大規(guī)模電網(wǎng)仿真計(jì)算提供了全新的技術(shù)路線，有望進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析計(jì)算能力。隨著量子技術(shù)的不斷發(fā)展，其在電網(wǎng)中的應(yīng)用將進(jìn)一步深化，也將在更多場(chǎng)景中發(fā)揮作用，為電力系統(tǒng)智能化轉(zhuǎn)型、安全性和效率提升提供更有力的技術(shù)支撐。