“十五五”規(guī)劃建議提出，推動(dòng)量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、腦機(jī)接口、具身智能、第六代移動(dòng)通信等成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。量子科技這個(gè)曾經(jīng)只存在于實(shí)驗(yàn)室和學(xué)術(shù)論文中的前沿科技，被置于六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局的首位，體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)量子科技發(fā)展的深刻認(rèn)識(shí)和高度重視。
量子保密通信筑牢電力數(shù)據(jù)安全防線、量子電壓互感器破解新型電力系統(tǒng)寬頻測(cè)量難題、量子電流傳感器實(shí)現(xiàn)特高壓電網(wǎng)全域精準(zhǔn)感知……如今，量子科技正加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室走向電網(wǎng)生產(chǎn)建設(shè)運(yùn)營(yíng)的多個(gè)領(lǐng)域。
量子科技產(chǎn)業(yè)主要包括量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量三大核心領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都有其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用前景。作為國(guó)家“十五五”規(guī)劃前瞻布局的六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之首，量子科技在提升計(jì)算困難問(wèn)題運(yùn)算處理能力、提高傳感測(cè)量精度、加強(qiáng)信息安全保護(hù)能力等方面，都具備超越甚至顛覆傳統(tǒng)技術(shù)的潛力。
南方電網(wǎng)公司堅(jiān)定落實(shí)國(guó)家戰(zhàn)略，加快攻堅(jiān)量子科技關(guān)鍵技術(shù)，不斷拓展高價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)量子科技從“理論探索”轉(zhuǎn)向“技術(shù)突破”與“場(chǎng)景應(yīng)用”并重，逐步成為支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵動(dòng)能。
硬核技術(shù)——筑牢電力+量子創(chuàng)新底座
近年來(lái)，南方電網(wǎng)公司立足電網(wǎng)行業(yè)實(shí)際需求，以“電力+量子”業(yè)務(wù)場(chǎng)景為牽引，開展全鏈條核心技術(shù)攻關(guān)，在量子通信、量子測(cè)量、量子計(jì)算三大領(lǐng)域取得系列突破性成果，研制出多款國(guó)際領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的量子科技產(chǎn)品，為量子科技在電網(wǎng)的規(guī)?；瘧?yīng)用筑牢硬支撐。
量子通信技術(shù)是利用量子力學(xué)的基本原理，提供一種不能被破解、竊聽的安全的信息傳輸方式。量子保密通信技術(shù)是目前實(shí)用化走在最前列的量子信息技術(shù)，具有在能源領(lǐng)域等更大范圍推廣應(yīng)用的技術(shù)條件和現(xiàn)實(shí)需求，對(duì)促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、保障電網(wǎng)安全具有非常重要的作用。
據(jù)了解，量子通信有兩種最典型的應(yīng)用，分別是量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)。南方電力調(diào)度控制中心（以下簡(jiǎn)稱“南方總調(diào)”）通信處三級(jí)領(lǐng)軍專業(yè)技術(shù)專家胡飛飛介紹：“量子密鑰分發(fā)是指利用量子態(tài)來(lái)加載信息，通過(guò)一定的協(xié)議在遙遠(yuǎn)地點(diǎn)的通信雙方共享密鑰，利用量子力學(xué)基本原理保證了密鑰的不可竊聽，從而可在原理上實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的量子保密通信；量子隱形傳態(tài)則是利用量子糾纏來(lái)直接傳輸微觀粒子的量子狀態(tài)（即量子信息）。而量子密鑰分發(fā)是最先走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化的量子信息技術(shù)。”
南方電網(wǎng)公司已牽頭攻克OPGW長(zhǎng)距離通信、經(jīng)典—量子共纖、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)量子保密通信和輸電線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量子保密通信等關(guān)鍵技術(shù)，研制行業(yè)首套支持200千米長(zhǎng)距離OPGW光纜量子密鑰分發(fā)設(shè)備、融合量子加密的應(yīng)急通信指揮平臺(tái)、適用于輸配用電場(chǎng)景的在線密碼管理樣機(jī)（外置）及量子密鑰對(duì)接模塊（內(nèi)置）樣機(jī)等，一系列適應(yīng)電力環(huán)境、面向電力業(yè)務(wù)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用化量子保密通信產(chǎn)品。
量子測(cè)量是南方電網(wǎng)量子技術(shù)研發(fā)的核心賽道，已實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室原理驗(yàn)證到工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵跨越，在電壓、電流、設(shè)備檢測(cè)等多個(gè)維度打破國(guó)際技術(shù)壁壘。
2025年9月，南網(wǎng)科研院用電計(jì)量所牽頭研制的國(guó)際首臺(tái)35千伏量子電壓互感器在貴州遵義完成掛網(wǎng)試運(yùn)行，填補(bǔ)了里德堡原子量子精密測(cè)量技術(shù)在電力低頻強(qiáng)場(chǎng)計(jì)量領(lǐng)域的空白。“該產(chǎn)品采用基于里德堡原子的電場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，利用原子能級(jí)結(jié)構(gòu)作為測(cè)量工具，突破傳統(tǒng)互感器技術(shù)限制，測(cè)量帶寬覆蓋0至20千赫茲，在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能保持0.1級(jí)測(cè)量精度，為新型電力系統(tǒng)中‘雙高雙峰’特性帶來(lái)的2.5kHz及以上寬頻電壓‘測(cè)不準(zhǔn)’難題提供了全新方案。”南網(wǎng)科研院用電與計(jì)量技術(shù)研究所計(jì)量生產(chǎn)試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)一級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理胡珊珊介紹道：“目前南網(wǎng)科研院正聚焦電壓、電流、電能三個(gè)最重要電參量的量子化測(cè)量技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)攻關(guān)。”
2025年12月，南方電網(wǎng)首個(gè)電力量子測(cè)量研發(fā)平臺(tái)建成，當(dāng)前已正式驗(yàn)收投運(yùn)。該平臺(tái)聚焦量子電壓與量子電流測(cè)量技術(shù)研發(fā)兩大研發(fā)方向，實(shí)現(xiàn)電學(xué)參量扁平化溯源及量子核心器件國(guó)產(chǎn)化替代和自主可控。南網(wǎng)科研院用電與計(jì)量技術(shù)研究所三級(jí)拔尖技術(shù)專家宋宏天向記者進(jìn)一步介紹：“該平臺(tái)緊密圍繞量子精密測(cè)量技術(shù)在電力計(jì)量、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)等業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，采用里德堡原子與固態(tài)自旋色心技術(shù)路線，重點(diǎn)攻關(guān)電場(chǎng)、磁場(chǎng)的高精度感知與寬頻反演技術(shù)，其核心任務(wù)是推動(dòng)量子測(cè)量技術(shù)在電網(wǎng)實(shí)際場(chǎng)景的落地和應(yīng)用。”
而全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器的研制成功也填補(bǔ)了行業(yè)空白，該產(chǎn)品采用金剛石氮—空位（NV）色心磁測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)1毫安至10千安超寬量程、萬(wàn)分之六高精度的非接觸電流測(cè)量，能在-40℃至85℃的極端環(huán)境下穩(wěn)定工作。
隨著新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建，海量分布式資源接入并呈現(xiàn)“雙高”（高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備）特征，節(jié)點(diǎn)規(guī)模龐大、源荷類型多樣、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜等典型特點(diǎn)，讓電力系統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜度急劇提升，“維度災(zāi)難”問(wèn)題凸顯，現(xiàn)有計(jì)算軟件逐漸逼近性能瓶頸。
而量子計(jì)算正在為破解新型電力系統(tǒng)“算力瓶頸”提供了全新路徑——“量子計(jì)算通過(guò)量子比特的疊加和糾纏特性，具備強(qiáng)大的并行計(jì)算與求解能力，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)處理更大規(guī)模的數(shù)據(jù)和更復(fù)雜的問(wèn)題，具備支撐新型電力系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化、加速關(guān)鍵計(jì)算任務(wù)的應(yīng)用潛力。”南網(wǎng)科研院新型電力系統(tǒng)研究所需求資源聚合技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)一級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理趙文猛向記者介紹，目前南方電網(wǎng)公司聚焦電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、機(jī)組組合、新能源出力預(yù)測(cè)方面的研究，驗(yàn)證各類量子計(jì)算算法和計(jì)算平臺(tái)在電力系統(tǒng)不同場(chǎng)景的適應(yīng)性。
據(jù)了解，不同的量子計(jì)算平臺(tái)，所應(yīng)用的量子計(jì)算算法也不同，對(duì)基于通用量子計(jì)算平臺(tái)的量子近似優(yōu)化算法（QAOA）、HHL算法、量子機(jī)器學(xué)習(xí)，以及基于專用量子計(jì)算平臺(tái)的Ising模型等技術(shù)的初步探索，讓量子計(jì)算具備了支撐電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化、加速關(guān)鍵計(jì)算任務(wù)的潛力，為后續(xù)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同優(yōu)化、電力市場(chǎng)高效清算、新型電力系統(tǒng)仿真等場(chǎng)景打下算法基礎(chǔ)。
場(chǎng)景應(yīng)用——解鎖電力+量子深度價(jià)值
重大賽事保電中量子加密為電力數(shù)據(jù)筑牢安全屏障、特高壓換流站量子傳感器實(shí)現(xiàn)電流全域感知、電力設(shè)備檢測(cè)中量子氣析儀完成超早期隱患預(yù)警……隨著核心技術(shù)的持續(xù)突破，量子技術(shù)正加速融入電網(wǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)從“技術(shù)突破”到“價(jià)值創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)化，解決電網(wǎng)業(yè)務(wù)中測(cè)量、通信、算力等方面的諸多痛點(diǎn)問(wèn)題。
2025年11月9日至21日，首次由廣東、香港、澳門三地聯(lián)合承辦的十五運(yùn)會(huì)成功舉辦。南方電網(wǎng)公司組織深圳供電局、廣東電網(wǎng)公司廣州供電局積極探索量子保密通信技術(shù)在十五運(yùn)會(huì)保障場(chǎng)景的創(chuàng)新示范應(yīng)用，建設(shè)行業(yè)首套融合量子加密的應(yīng)急通信指揮平臺(tái)、全球電力行業(yè)首張“通量一體”量子加密專網(wǎng)等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)十五運(yùn)會(huì)電力指揮中樞到前線保電指揮部全鏈路、端到端電力通信量子加密能力。
“量子密鑰分發(fā)利用量子‘觀測(cè)即塌縮’和‘不可克隆’的物理特性，從原理上實(shí)現(xiàn)了密鑰的不可竊聽，這是傳統(tǒng)加密技術(shù)無(wú)法比擬的。”深圳供電局系統(tǒng)運(yùn)行部通信部副主管丘國(guó)良表示，這為電網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸打造了本質(zhì)安全的“防護(hù)鎖”。
南方電網(wǎng)公司還實(shí)現(xiàn)了量子通信領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景的相關(guān)試點(diǎn)驗(yàn)證和應(yīng)用，包括行業(yè)首次200千米長(zhǎng)距離OPGW光纜量子密鑰分發(fā)試點(diǎn)驗(yàn)證，IP電話、視頻會(huì)議業(yè)務(wù)量子加密傳輸試點(diǎn)應(yīng)用，輸電線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線公網(wǎng)量子加密傳輸?shù)氖痉稇?yīng)用，搭建配電自動(dòng)化主站與新能源光伏等配網(wǎng)終端之間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景，配網(wǎng)業(yè)務(wù)終端和主站間數(shù)據(jù)量子保密通信試點(diǎn)應(yīng)用等……
南方電網(wǎng)公司將持續(xù)深入推進(jìn)量子通信技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新研究工作，不斷拓寬應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用領(lǐng)域，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)下的融合量子的新型網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)架構(gòu)，形成量子通信技術(shù)應(yīng)用體系。“比如開展電力量子通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)‘數(shù)字電網(wǎng)業(yè)務(wù)+量子通信’規(guī)模化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)調(diào)度、輸電、變電、配電、用電、綜合辦公等全場(chǎng)景數(shù)字電網(wǎng)業(yè)務(wù)與量子通信融合應(yīng)用。”胡飛飛補(bǔ)充道。
在量子測(cè)量領(lǐng)域，目前，量子精密測(cè)量技術(shù)已在電力計(jì)量領(lǐng)域開展應(yīng)用，主要包括電力量值溯源、電參量測(cè)量、設(shè)備故障檢測(cè)三類應(yīng)用場(chǎng)景，覆蓋變電站、特高壓換流站、設(shè)備檢測(cè)等核心場(chǎng)景，研發(fā)了量子標(biāo)準(zhǔn)電能表、直流量子電流傳感器、交流量子電壓互感器、量子氣析儀等多款產(chǎn)品，推動(dòng)電網(wǎng)測(cè)量邁入“量子化”時(shí)代。
在標(biāo)準(zhǔn)方面，廣東電網(wǎng)計(jì)量中心自主研制的量子標(biāo)準(zhǔn)電能表、量子標(biāo)準(zhǔn)功率源等系列產(chǎn)品通過(guò)國(guó)家級(jí)法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的自主可控和高端標(biāo)準(zhǔn)電能表等儀器儀表的國(guó)產(chǎn)化替代，測(cè)量不確定度達(dá)到10^(-5)水平。南網(wǎng)科研院立項(xiàng)行業(yè)計(jì)量領(lǐng)域首個(gè)量子技術(shù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《約瑟夫森量子電壓測(cè)量裝置技術(shù)要求與試驗(yàn)方法》，將聯(lián)合推動(dòng)電力行業(yè)構(gòu)建以“量子計(jì)量”為核心的現(xiàn)代化量值溯源體系。
在特高壓電流監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，世界首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器于2025年4月在昆柳龍直流工程柳州換流站投入運(yùn)行，在昆柳龍直流工程的重載、空載等多種運(yùn)行狀態(tài)下均保持高精度。
在電力設(shè)備故障檢測(cè)場(chǎng)景，廣東電網(wǎng)公司佛山供電局研發(fā)的全國(guó)首臺(tái)“量子氣析儀”已正式投入日常設(shè)備檢測(cè)工作，“該設(shè)備8秒即可完成H2S、SO2、CO等設(shè)備故障特征氣體的檢測(cè)分析，能捕捉億分之九濃度的痕量氣體。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張殷介紹，在設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電、過(guò)熱等異常的最早期潛伏階段就能發(fā)出精準(zhǔn)預(yù)警。
當(dāng)前，量子計(jì)算呈現(xiàn)超導(dǎo)、離子阱、光量子及量子退火等多技術(shù)路線并行發(fā)展態(tài)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外多家量子商用公司提供開放使用的量子計(jì)算平臺(tái)，尚未形成共識(shí)性的統(tǒng)一技術(shù)路線與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，路線選擇與應(yīng)用落地存在不確定性。不過(guò)，展望未來(lái)，趙文猛提出，量子計(jì)算將在源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同優(yōu)化、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)高效出清、新型電力系統(tǒng)仿真等場(chǎng)景展現(xiàn)出解決多個(gè)關(guān)鍵難題的潛力。
“比如利用量子近似優(yōu)化算法（QAOA）求解分布式光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)聚合的虛擬電廠實(shí)時(shí)調(diào)度問(wèn)題，應(yīng)用變分量子算法求解南方區(qū)域電力市場(chǎng)連續(xù)結(jié)算場(chǎng)景的出清模型，以及基于HHL等量子線性代數(shù)算法求解高比例新能源接入的電磁暫態(tài)仿真難題。”趙文猛說(shuō)。
量子力學(xué)是20世紀(jì)以來(lái)最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。量子力學(xué)的建立催生了第一次量子革命，帶來(lái)了激光、晶體管、核磁共振等重大技術(shù)突破，改變了我們的生活。進(jìn)入21世紀(jì)，量子革命的第二次浪潮來(lái)臨，基于量子的疊加和糾纏特性，催生了量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量等一批新興技術(shù)，將極大地改變和提高人類獲取、傳輸和處理信息的方式和能力。
如果把量子科技比作一架“飛機(jī)”，那么量子計(jì)算就相當(dāng)于飛機(jī)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，量子通信就相當(dāng)于飛機(jī)的“無(wú)線電”，量子測(cè)量就相當(dāng)于飛機(jī)的“雷達(dá)”。量子計(jì)算是指利用量子技術(shù)獲取更強(qiáng)算力，量子通信是指利用量子技術(shù)獲得更安全通信，量子測(cè)量是指利用量子技術(shù)獲得更精準(zhǔn)的測(cè)量。
——摘自《人民日?qǐng)?bào)》2025年04月28日第10版《差異化量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步構(gòu)建》
責(zé)任編輯： 江曉蓓
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