“祖沖之三號”量子計算原型機問世，光量子芯片首次實現多比特“連續變量”量子糾纏，基于世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”探索實現全球化量子通信的可行性……近年來，我國量子技術不斷突破，應用場景逐漸向縱深拓展。

電力行業正向智能化、自動化轉型，對電力設備狀態感知、數據傳輸安全性和計算能力的要求不斷提高。量子技術的三大主要領域——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。這些技術的應用可大幅提升電力系統的智能化水平和運行安全性。國網安徽省電力有限公司建成世界首座220千伏量子應用示范變電站——合肥候店量子應用示范變電站，集中使用18類85臺（套）量子設備。相關技術涉及量子精密測量、量子通信和量子計算三大方向，展示了量子技術在能源電力領域的前沿應用。

電網狀態感知水平更高

量子精密測量技術利用量子系統或量子效應，能夠使測量精度超越經典物理的散粒噪聲極限，在科學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，為高精度時間同步和全球導航提供了技術支撐。量子磁力計可探測極其微弱的磁場，被廣泛應用于醫學成像和地球物理探測領域。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。

在電力領域，量子精密測量技術能夠大幅提升電網狀態感知水平。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、量子點氣體傳感、隧道磁阻電流傳感等關鍵技術，部署了量子電流傳感器、一體式量子直流電能表、量子姿態傳感器、量子配網電流傳感裝置等設備。這些設備應用于電網電流監測、充電樁電能計量、開關柜狀態監測、電纜火災預警等場景，實現了電網及電氣設備狀態的全息多維感知。

數據傳輸安全性更好

量子保密通信技術利用量子力學的基本原理，可使密鑰的傳輸安全性極大提高。由于量子態在測量時會發生坍縮這種不可逆的變化，一旦有竊聽行為就會被立即察覺，從而保障了通信安全。目前，量子通信已經進入實用化階段。我國“墨子號”量子科學實驗衛星實現了全球首次星地量子通信，北京至上海的量子保密通信干線也已建成。這兩者連接起來，構建了全球第一個天地一體化的量子通信網絡。

電網數據傳輸安全性關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可提升電網數據傳輸的安全性。合肥候店量子應用示范站建立了量子密鑰分發平臺，采用電力量子加密設備，為調度自動化、調度IP電話等有線業務提供光纖量子保密通信，并為配電自動化、無人機巡檢等無線業務提供“5G+量子”加密通信。量子保密通信技術的應用使得電網關鍵業務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疊加效應，能夠產生比傳統計算機更高效的計算能力。傳統計算機使用二進制比特，而量子計算機使用量子比特，使某些計算任務的執行速度大幅提升。例如，量子算法中的舒爾算法可以在短時間內破解現有的公鑰加密算法，而格羅弗算法能夠顯著提高數據庫搜索效率。量子計算在材料模擬、新藥研發等領域也展現出了巨大的潛力。

量子計算可優化電網仿真分析計算效率。合肥候店量子應用示范站開發了基于量子線性求解的電網潮流計算方法，并在國內比特數最高的工程化量子計算機——72比特超導量子計算機“本源悟空”上完成了真實電網拓撲網架的計算驗證。這一突破為大規模電網仿真計算提供了全新的技術路線，有望進一步提升電力系統實時分析計算能力。

隨著量子技術的不斷發展，其在電網中的應用將進一步深化，也將在更多場景中發揮作用，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支撐。

（作者單位：國網安徽省電力有限公司電力科學研究院）

【拓展閱讀】

●量子是一種性質。當一種事物是不連續變化的，這種事物就是量子化的，它的最小單元稱為量子。量子化是微觀世界的本質特征。描述微觀世界物理規律的科學就叫作量子力學。

●量子力學是20世紀以來最重要的科學進展之一。20世紀初，經典物理學在解釋黑體輻射、光電效應和原子光譜等現象時遇到了困難，促使科學家們提出全新的物理理論。1900年，普朗克提出能量量子化假設，標志著量子理論的誕生。愛因斯坦在1905年用光量子理論成功解釋了光電效應。1924年至1926年間，德布羅意、薛定諤和海森堡等人分別提出了波粒二象性、波動方程和矩陣力學。隨后，量子力學的基本框架確定下來。

●量子力學的基本原理包括量子糾纏、量子態疊加等。量子糾纏使得空間上相隔甚遠的粒子能夠保持強相關性，而量子態疊加則允許粒子同時處于多個狀態。這些不僅深化了人們對微觀世界的理解，還為精密測量、安全通信、高速計算等領域發展提供了新的技術路線。