南方電網(wǎng)成功研制實用高溫超導量子電壓標準整機
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時間：2025-10-31 16:26
陳欽榮 覃宋林 蔣圣超
在全球聚焦的實用化硬核量子科技領域，中國南方電網(wǎng)再傳捷報。日前，中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力量子技術(shù)團隊聯(lián)合中國計量科學研究院、中國科學院電工研究所、南開大學，成功研制出實用高溫超導量子電壓標準整機，搭載了團隊研制的高溫超導量子電壓芯片，為電壓精密測量打造出“自主可控、即插即用”的“量子標尺”。這一成果標志著我國在量子實用化領域邁出歷史性新步伐，為實現(xiàn)更高輸出電壓幅值的實用化系統(tǒng)奠定了基礎。據(jù)悉，第一代實用高溫超導量子電壓標準整機QUS-π（v1.0），已在第22屆中國—東盟博覽會上首次公開亮相。
聚焦高精尖領域，“量子標尺”精準適配產(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“基礎坐標”，但不同領域?qū)﹄妷簻y量的精準度要求存在顯著差異。日常生活中，電表計量、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；而在手機芯片電路校準、醫(yī)院核磁共振設備參數(shù)設定、特高壓電網(wǎng)安全運行，到衛(wèi)星導航信號調(diào)控、航空發(fā)動機性能測試等高精尖領域，對電壓基準的精準度、穩(wěn)定性要求遠超常規(guī)場景。
量子電壓標準的核心優(yōu)勢，在于將電壓溯源至國際公認的基本物理常數(shù)，能為極端精密測量場景提供基準支撐，具有極高的準確性與穩(wěn)定性。然而，當前全球主流量子電壓標準技術(shù)在應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、設備體積龐大、運維復雜，還只能局限在實驗室中，難以實現(xiàn)大規(guī)模推廣應用。
作為支撐南方電網(wǎng)公司以數(shù)字化、綠色化協(xié)同促進新型能源體系和新型電力系統(tǒng)建設的關鍵一環(huán)，南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司組建量子技術(shù)科研團隊，聚焦極端精密測量痛點，全力開展科研攻關，成功研制QUS-π(v1.0)，帶來實用量子電壓標準技術(shù)的顛覆性突破。該團隊特級研究員翟宏營博士介紹，該團隊將“低溫超導+液氦”的傳統(tǒng)模式，革新為“高溫超導+液氮”的實用方案，將設備體積壓縮至背包大小，大幅降低了系統(tǒng)復雜度與應用門檻，讓量子電壓標準技術(shù)從實驗室走向產(chǎn)業(yè)應用。
不只是“準”，自主可控技術(shù)助力高端制造搶占先機
“毫不夸張地說，這項突破將帶來顛覆性變革，在國際上為高溫超導技術(shù)應用邁出實用第一步。”中國科學院王秋良院士表示，過去全球量子計量被困在“高精尖實驗室”，而我國團隊首次打破這一認知，將量子技術(shù)從“理論殿堂”拉到“產(chǎn)業(yè)一線”。更關鍵的是，這項技術(shù)讓我國擺脫對進口設備的依賴，重新定義全球量子計量“實用標準”，對構(gòu)建自主可控高端制造體系與科技自立自強具有戰(zhàn)略意義。
中國計量科學研究院首席計量師賀青指出，高端制造核心是“精準控制”，而電壓計量是精準控制的基礎，掌握“計量基準”，就掌握了產(chǎn)業(yè)發(fā)展“主動權(quán)”。中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力量子技術(shù)團隊研制的QUS-π（v1.0），打破全產(chǎn)業(yè)鏈“精準度天花板”，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。
不止電力，多領域可以釋放量子技術(shù)價值
在電力領域，該技術(shù)將為新型電力系統(tǒng)建設提供關鍵支撐。中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司專家委委員周毅波介紹，這項技術(shù)成果實現(xiàn)材料、電測等交叉學科融合，不僅將有力推動電力系統(tǒng)量測扁平化溯源體系構(gòu)建，未來可就地復現(xiàn)量子電壓標準，擺脫以往需要逐級送檢至最高標準的冗長溯源鏈，提高新型電力系統(tǒng)運行效率及計量精準性，更將有力促進我國融入國際量子計量體系，增強與國際的能源互聯(lián)互通能力。
其應用價值更不止于電力領域。中國南方電網(wǎng)公司戰(zhàn)略級技術(shù)專家周柯表示，這項技術(shù)未來不僅可廣泛應用于交直流標準源、數(shù)字儀表等設備的溯源體系中，可顯著提升電網(wǎng)儀器儀表的溯源效率與管理水平，還可運用到航空航天、遠洋航行、電動交通等多個領域。
當前，中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力量子技術(shù)團隊正在攻關更高輸出電壓幅值的實用化高溫超導量子電壓系統(tǒng)，并將積極探索與北京量子信息科學研究院、南方科技大學等更多院校、團隊合作，開展轉(zhuǎn)角結(jié)、臺階結(jié)、本征結(jié)、He-FIB結(jié)等不同的實現(xiàn)高溫超導量子電壓標準的技術(shù)路線研究。中國南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司有關負責人表示，電力量子技術(shù)團隊將加快推進研發(fā)迭代、系統(tǒng)集成與場景適配，推動高溫超導量子電壓標準技術(shù)盡早投入電網(wǎng)應用，助力我國在量子計量領域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到并跑、領跑的跨越。
責任編輯：楊娜
