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“祖沖之三號”量子計算原型機問(wèn)世，光量子芯片實(shí)現多比特“連續變量”量子糾纏，基于世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子號”探索實(shí)現全球化量子通信的可行性……近年來(lái)，我國量子技術(shù)不斷突破，應用場(chǎng)景逐漸向縱深拓展。

電力行業(yè)正向智能化、自動(dòng)化轉型，對電力設備狀態(tài)感知、數據傳輸安全性和計算能力的要求不斷提高。量子技術(shù)的三大主要領(lǐng)域——量子精密測量、量子保密通信和量子計算，能夠為電力系統升級提供全新方案。這些技術(shù)的應用可大幅提升電力系統的智能化水平和運行安全性。相關(guān)技術(shù)涉及量子精密測量、量子通信和量子計算三大方向，展示了量子技術(shù)在能源電力領(lǐng)域的前沿應用。

電網(wǎng)狀態(tài)感知水平更高

量子精密測量技術(shù)利用量子系統或量子效應，能夠使測量精度超越經(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，可在三百億年內僅誤差一秒，為高精度時(shí)間同步和全球導航提供了技術(shù)支撐。量子磁力計可探測極微弱的磁場(chǎng)，被廣泛應用于醫學(xué)成像和地球物理探測領(lǐng)域。量子重力儀則能夠精確測量引力變化，助力地下礦藏勘探和地震預測。

在電力領(lǐng)域，量子精密測量技術(shù)能夠大幅提升電網(wǎng)狀態(tài)感知水平。合肥候店量子應用示范站突破了金剛石氮空位色心電流測量、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)電流傳感裝置等設備。這些設備應用于電網(wǎng)電流監測、充電樁電能計量、開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)監測、電纜火災預警等場(chǎng)景，實(shí)現了電網(wǎng)及電氣設備狀態(tài)的全息感知。

數據傳輸安全性更好

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)在測量時(shí)會(huì )發(fā)生坍縮這種不可逆的變化，一旦有竊聽(tīng)行為就會(huì )被立即察覺(jué)，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”量子科學(xué)實(shí)驗衛星實(shí)現了星地量子通信，北京到上海的量子保密通信干線(xiàn)也已建成。這兩者連接起來(lái)，構建了天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò )。

電網(wǎng)數據傳輸安全性關(guān)系到電力系統穩定運行和供電安全。應用量子保密通信技術(shù)可提升電網(wǎng)數據傳輸的安全性。合肥候店量子應用示范站建立了量子密鑰分發(fā)平臺，采用電力量子加密設備，為調度自動(dòng)化、調度IP電話(huà)等有線(xiàn)業(yè)務(wù)提供光纖量子保密通信，并為配電自動(dòng)化、無(wú)人機巡檢等無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)提供“5G+量子”加密通信。量子保密通信技術(shù)的應用使得電網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)通信安全性大幅提升。

仿真計算能力更強

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

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