南方電網(wǎng)成功研制實(shí)用高溫超導(dǎo)量子電壓標(biāo)準(zhǔn)整機(jī)
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2025-10-31 16:26
陳欽榮 覃宋林 蔣圣超
在全球聚焦的實(shí)用化硬核量子科技領(lǐng)域，中國南方電網(wǎng)再傳捷報(bào)。日前，中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國科學(xué)院電工研究所、南開大學(xué)，成功研制出實(shí)用高溫超導(dǎo)量子電壓標(biāo)準(zhǔn)整機(jī)，搭載了團(tuán)隊(duì)研制的高溫超導(dǎo)量子電壓芯片，為電壓精密測量打造出“自主可控、即插即用”的“量子標(biāo)尺”。這一成果標(biāo)志著我國在量子實(shí)用化領(lǐng)域邁出歷史性新步伐，為實(shí)現(xiàn)更高輸出電壓幅值的實(shí)用化系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。據(jù)悉，第一代實(shí)用高溫超導(dǎo)量子電壓標(biāo)準(zhǔn)整機(jī)QUS-π（v1.0），已在第22屆中國—東盟博覽會(huì)上首次公開亮相。
聚焦高精尖領(lǐng)域，“量子標(biāo)尺”精準(zhǔn)適配產(chǎn)業(yè)高端需求
據(jù)了解，電壓測量是精密產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“基礎(chǔ)坐標(biāo)”，但不同領(lǐng)域?qū)﹄妷簻y量的精準(zhǔn)度要求存在顯著差異。日常生活中，電表計(jì)量、普通電器調(diào)試等場景，現(xiàn)有電壓測量技術(shù)足以滿足精度需求；而在手機(jī)芯片電路校準(zhǔn)、醫(yī)院核磁共振設(shè)備參數(shù)設(shè)定、特高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行，到衛(wèi)星導(dǎo)航信號調(diào)控、航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能測試等高精尖領(lǐng)域，對電壓基準(zhǔn)的精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性要求遠(yuǎn)超常規(guī)場景。
量子電壓標(biāo)準(zhǔn)的核心優(yōu)勢，在于將電壓溯源至國際公認(rèn)的基本物理常數(shù)，能為極端精密測量場景提供基準(zhǔn)支撐，具有極高的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。然而，當(dāng)前全球主流量子電壓標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)在應(yīng)用方面存在致命短板——依賴液氦營造的極端低溫環(huán)境，不僅成本高、設(shè)備體積龐大、運(yùn)維復(fù)雜，還只能局限在實(shí)驗(yàn)室中，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。
作為支撐南方電網(wǎng)公司以數(shù)字化、綠色化協(xié)同促進(jìn)新型能源體系和新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)，南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司組建量子技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)，聚焦極端精密測量痛點(diǎn)，全力開展科研攻關(guān)，成功研制QUS-π(v1.0)，帶來實(shí)用量子電壓標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的顛覆性突破。該團(tuán)隊(duì)特級研究員翟宏?duì)I博士介紹，該團(tuán)隊(duì)將“低溫超導(dǎo)+液氦”的傳統(tǒng)模式，革新為“高溫超導(dǎo)+液氮”的實(shí)用方案，將設(shè)備體積壓縮至背包大小，大幅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度與應(yīng)用門檻，讓量子電壓標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
不只是“準(zhǔn)”，自主可控技術(shù)助力高端制造搶占先機(jī)
“毫不夸張地說，這項(xiàng)突破將帶來顛覆性變革，在國際上為高溫超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用邁出實(shí)用第一步。”中國科學(xué)院王秋良院士表示，過去全球量子計(jì)量被困在“高精尖實(shí)驗(yàn)室”，而我國團(tuán)隊(duì)首次打破這一認(rèn)知，將量子技術(shù)從“理論殿堂”拉到“產(chǎn)業(yè)一線”。更關(guān)鍵的是，這項(xiàng)技術(shù)讓我國擺脫對進(jìn)口設(shè)備的依賴，重新定義全球量子計(jì)量“實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)”，對構(gòu)建自主可控高端制造體系與科技自立自強(qiáng)具有戰(zhàn)略意義。
中國計(jì)量科學(xué)研究院首席計(jì)量師賀青指出，高端制造核心是“精準(zhǔn)控制”，而電壓計(jì)量是精準(zhǔn)控制的基礎(chǔ)，掌握“計(jì)量基準(zhǔn)”，就掌握了產(chǎn)業(yè)發(fā)展“主動(dòng)權(quán)”。中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)研制的QUS-π（v1.0），打破全產(chǎn)業(yè)鏈“精準(zhǔn)度天花板”，既能降低成本、提升產(chǎn)品競爭力，更能幫助我國在未來技術(shù)競爭中搶占先機(jī)。
不止電力，多領(lǐng)域可以釋放量子技術(shù)價(jià)值
在電力領(lǐng)域，該技術(shù)將為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供關(guān)鍵支撐。中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司專家委委員周毅波介紹，這項(xiàng)技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)材料、電測等交叉學(xué)科融合，不僅將有力推動(dòng)電力系統(tǒng)量測扁平化溯源體系構(gòu)建，未來可就地復(fù)現(xiàn)量子電壓標(biāo)準(zhǔn)，擺脫以往需要逐級送檢至最高標(biāo)準(zhǔn)的冗長溯源鏈，提高新型電力系統(tǒng)運(yùn)行效率及計(jì)量精準(zhǔn)性，更將有力促進(jìn)我國融入國際量子計(jì)量體系，增強(qiáng)與國際的能源互聯(lián)互通能力。
其應(yīng)用價(jià)值更不止于電力領(lǐng)域。中國南方電網(wǎng)公司戰(zhàn)略級技術(shù)專家周柯表示，這項(xiàng)技術(shù)未來不僅可廣泛應(yīng)用于交直流標(biāo)準(zhǔn)源、數(shù)字儀表等設(shè)備的溯源體系中，可顯著提升電網(wǎng)儀器儀表的溯源效率與管理水平，還可運(yùn)用到航空航天、遠(yuǎn)洋航行、電動(dòng)交通等多個(gè)領(lǐng)域。
當(dāng)前，中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)更高輸出電壓幅值的實(shí)用化高溫超導(dǎo)量子電壓系統(tǒng)，并將積極探索與北京量子信息科學(xué)研究院、南方科技大學(xué)等更多院校、團(tuán)隊(duì)合作，開展轉(zhuǎn)角結(jié)、臺階結(jié)、本征結(jié)、He-FIB結(jié)等不同的實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)量子電壓標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線研究。中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，電力量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)將加快推進(jìn)研發(fā)迭代、系統(tǒng)集成與場景適配，推動(dòng)高溫超導(dǎo)量子電壓標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)盡早投入電網(wǎng)應(yīng)用，助力我國在量子計(jì)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到并跑、領(lǐng)跑的跨越。
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