“十五五”規劃建議提出，推動量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、腦機接口、具身智能、第六代移動通信等成為新的經濟增長點。量子科技這個曾經只存在于實驗室和學術論文中的前沿科技，被置于六大未來產業布局的首位，體現了國家對量子科技發展的深刻認識和高度重視。
量子保密通信筑牢電力數據安全防線、量子電壓互感器破解新型電力系統寬頻測量難題、量子電流傳感器實現特高壓電網全域精準感知……如今，量子科技正加速從實驗室走向電網生產建設運營的多個領域。
量子科技產業主要包括量子計算、量子通信、量子測量三大核心領域，每個領域都有其獨特的技術特點和應用前景。作為國家“十五五”規劃前瞻布局的六大未來產業之首，量子科技在提升計算困難問題運算處理能力、提高傳感測量精度、加強信息安全保護能力等方面，都具備超越甚至顛覆傳統技術的潛力。
南方電網公司堅定落實國家戰略，加快攻堅量子科技關鍵技術，不斷拓展高價值應用場景，推動量子科技從“理論探索”轉向“技術突破”與“場景應用”并重，逐步成為支撐新型電力系統建設、培育新質生產力的關鍵動能。
近年來，南方電網公司立足電網行業實際需求，以“電力+量子”業務場景為牽引，開展全鏈條核心技術攻關，在量子通信、量子測量、量子計算三大領域取得系列突破性成果，研制出多款國際領先、國內首創的量子科技產品，為量子科技在電網的規模化應用筑牢硬支撐。
量子通信技術是利用量子力學的基本原理，提供一種不能被破解、竊聽的安全的信息傳輸方式。量子保密通信技術是目前實用化走在最前列的量子信息技術，具有在能源領域等更大范圍推廣應用的技術條件和現實需求，對促進高質量發展、保障電網安全具有非常重要的作用。
據了解，量子通信有兩種最典型的應用，分別是量子密鑰分發和量子隱形傳態。南方電力調度控制中心（以下簡稱“南方總調”）通信處三級領軍專業技術專家胡飛飛介紹：“量子密鑰分發是指利用量子態來加載信息，通過一定的協議在遙遠地點的通信雙方共享密鑰，利用量子力學基本原理保證了密鑰的不可竊聽，從而可在原理上實現無條件安全的量子保密通信；量子隱形傳態則是利用量子糾纏來直接傳輸微觀粒子的量子狀態（即量子信息）。而量子密鑰分發是最先走向實用化和產業化的量子信息技術。”
南方電網公司已牽頭攻克OPGW長距離通信、經典—量子共纖、電力調度數據網量子保密通信和輸電線路監測數據量子保密通信等關鍵技術，研制行業首套支持200千米長距離OPGW光纜量子密鑰分發設備、融合量子加密的應急通信指揮平臺、適用于輸配用電場景的在線密碼管理樣機（外置）及量子密鑰對接模塊（內置）樣機等，一系列適應電力環境、面向電力業務的經濟實用化量子保密通信產品。
量子測量是南方電網量子技術研發的核心賽道，已實現從實驗室原理驗證到工程現場應用的關鍵跨越，在電壓、電流、設備檢測等多個維度打破國際技術壁壘。
2025年9月，南網科研院用電計量所牽頭研制的國際首臺35千伏量子電壓互感器在貴州遵義完成掛網試運行，填補了里德堡原子量子精密測量技術在電力低頻強場計量領域的空白。“該產品采用基于里德堡原子的電場測量技術，利用原子能級結構作為測量工具，突破傳統互感器技術限制，測量帶寬覆蓋0至20千赫茲，在復雜電磁環境下仍能保持0.1級測量精度，為新型電力系統中‘雙高雙峰’特性帶來的2.5kHz及以上寬頻電壓‘測不準’難題提供了全新方案。”南網科研院用電與計量技術研究所計量生產試驗團隊一級項目經理胡珊珊介紹道：“目前南網科研院正聚焦電壓、電流、電能三個最重要電參量的量子化測量技術進行產品研發攻關。”
2025年12月，南方電網首個電力量子測量研發平臺建成，當前已正式驗收投運。該平臺聚焦量子電壓與量子電流測量技術研發兩大研發方向，實現電學參量扁平化溯源及量子核心器件國產化替代和自主可控。南網科研院用電與計量技術研究所三級拔尖技術專家宋宏天向記者進一步介紹：“該平臺緊密圍繞量子精密測量技術在電力計量、設備狀態檢測等業務應用場景，采用里德堡原子與固態自旋色心技術路線，重點攻關電場、磁場的高精度感知與寬頻反演技術，其核心任務是推動量子測量技術在電網實際場景的落地和應用。”
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了行業空白，該產品采用金剛石氮—空位（NV）色心磁測量技術，實現1毫安至10千安超寬量程、萬分之六高精度的非接觸電流測量，能在-40℃至85℃的極端環境下穩定工作。
隨著新型電力系統加速構建，海量分布式資源接入并呈現“雙高”（高比例新能源、高比例電力電子設備）特征，節點規模龐大、源荷類型多樣、網架結構復雜等典型特點，讓電力系統計算復雜度急劇提升，“維度災難”問題凸顯，現有計算軟件逐漸逼近性能瓶頸。
而量子計算正在為破解新型電力系統“算力瓶頸”提供了全新路徑——“量子計算通過量子比特的疊加和糾纏特性，具備強大的并行計算與求解能力，能夠在更短的時間內處理更大規模的數據和更復雜的問題，具備支撐新型電力系統調度優化、加速關鍵計算任務的應用潛力。”南網科研院新型電力系統研究所需求資源聚合技術研究團隊一級項目經理趙文猛向記者介紹，目前南方電網公司聚焦電力系統潮流計算、機組組合、新能源出力預測方面的研究，驗證各類量子計算算法和計算平臺在電力系統不同場景的適應性。
據了解，不同的量子計算平臺，所應用的量子計算算法也不同，對基于通用量子計算平臺的量子近似優化算法（QAOA）、HHL算法、量子機器學習，以及基于專用量子計算平臺的Ising模型等技術的初步探索，讓量子計算具備了支撐電網調度優化、加速關鍵計算任務的潛力，為后續源網荷儲協同優化、電力市場高效清算、新型電力系統仿真等場景打下算法基礎。
重大賽事保電中量子加密為電力數據筑牢安全屏障、特高壓換流站量子傳感器實現電流全域感知、電力設備檢測中量子氣析儀完成超早期隱患預警……隨著核心技術的持續突破，量子技術正加速融入電網業務場景，實現從“技術突破”到“價值創造”的轉化，解決電網業務中測量、通信、算力等方面的諸多痛點問題。
2025年11月9日至21日，首次由廣東、香港、澳門三地聯合承辦的十五運會成功舉辦。南方電網公司組織深圳供電局、廣東電網公司廣州供電局積極探索量子保密通信技術在十五運會保障場景的創新示范應用，建設行業首套融合量子加密的應急通信指揮平臺、全球電力行業首張“通量一體”量子加密專網等設施，實現十五運會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。
“量子密鑰分發利用量子‘觀測即塌縮’和‘不可克隆’的物理特性，從原理上實現了密鑰的不可竊聽，這是傳統加密技術無法比擬的。”深圳供電局系統運行部通信部副主管丘國良表示，這為電網關鍵業務數據傳輸打造了本質安全的“防護鎖”。
南方電網公司還實現了量子通信領域應用場景的相關試點驗證和應用，包括行業首次200千米長距離OPGW光纜量子密鑰分發試點驗證，IP電話、視頻會議業務量子加密傳輸試點應用，輸電線路在線監測數據通過無線公網量子加密傳輸的示范應用，搭建配電自動化主站與新能源光伏等配網終端之間業務數據傳輸場景，配網業務終端和主站間數據量子保密通信試點應用等……
南方電網公司將持續深入推進量子通信技術應用創新研究工作，不斷拓寬應用場景和應用領域，構建新型電力系統下的融合量子的新型網絡安全防護架構，形成量子通信技術應用體系。“比如開展電力量子通信網絡基礎設施建設，推進‘數字電網業務+量子通信’規模化應用，實現調度、輸電、變電、配電、用電、綜合辦公等全場景數字電網業務與量子通信融合應用。”胡飛飛補充道。
在量子測量領域，目前，量子精密測量技術已在電力計量領域開展應用，主要包括電力量值溯源、電參量測量、設備故障檢測三類應用場景，覆蓋變電站、特高壓換流站、設備檢測等核心場景，研發了量子標準電能表、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品，推動電網測量邁入“量子化”時代。
在標準方面，廣東電網計量中心自主研制的量子標準電能表、量子標準功率源等系列產品通過國家級法定計量技術機構測試，實現了核心技術的自主可控和高端標準電能表等儀器儀表的國產化替代，測量不確定度達到10^(-5)水平。南網科研院立項行業計量領域首個量子技術團體標準《約瑟夫森量子電壓測量裝置技術要求與試驗方法》，將聯合推動電力行業構建以“量子計量”為核心的現代化量值溯源體系。
在特高壓電流監測場景，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行，在昆柳龍直流工程的重載、空載等多種運行狀態下均保持高精度。
在電力設備故障檢測場景，廣東電網公司佛山供電局研發的全國首臺“量子氣析儀”已正式投入日常設備檢測工作，“該設備8秒即可完成H2S、SO2、CO等設備故障特征氣體的檢測分析，能捕捉億分之九濃度的痕量氣體。”研發團隊負責人張殷介紹，在設備內部發生局部放電、過熱等異常的最早期潛伏階段就能發出精準預警。
當前，量子計算呈現超導、離子阱、光量子及量子退火等多技術路線并行發展態勢，國內外多家量子商用公司提供開放使用的量子計算平臺，尚未形成共識性的統一技術路線與產業標準，路線選擇與應用落地存在不確定性。不過，展望未來，趙文猛提出，量子計算將在源網荷儲協同優化、電力現貨市場高效出清、新型電力系統仿真等場景展現出解決多個關鍵難題的潛力。
“比如利用量子近似優化算法（QAOA）求解分布式光伏、儲能、電動汽車充電網絡聚合的虛擬電廠實時調度問題，應用變分量子算法求解南方區域電力市場連續結算場景的出清模型，以及基于HHL等量子線性代數算法求解高比例新能源接入的電磁暫態仿真難題。”趙文猛說。
量子力學是20世紀以來最重要的科學發現之一。量子力學的建立催生了第一次量子革命，帶來了激光、晶體管、核磁共振等重大技術突破，改變了我們的生活。進入21世紀，量子革命的第二次浪潮來臨，基于量子的疊加和糾纏特性，催生了量子計算、量子通信、量子測量等一批新興技術，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”，那么量子計算就相當于飛機的“發動機”，量子通信就相當于飛機的“無線電”，量子測量就相當于飛機的“雷達”。量子計算是指利用量子技術獲取更強算力，量子通信是指利用量子技術獲得更安全通信，量子測量是指利用量子技術獲得更精準的測量。
——摘自《人民日報》2025年04月28日第10版《差異化量子計算產業生態逐步構建》
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