中国研究团队押注量子技术改造电网

全球能源电网正承受前所未有的压力。间歇性电源持续并网，电力流向日趋复杂；人工智能热潮进一步推高用电需求。电网既要应对电力供需的动态波动，还要满足超大规模云服务商的数据中心用电需求，这就要求以空前规模扩容、升级电网。

美国能源部表示：“借助前沿技术、设备与协同控制系统推动电网现代化，打造更智能、韧性更强的电网。各类设备互联互通、协同运行，实现更可靠、高效地输送电力。此举能够大幅减少停电频次、缩短停电时长，降低风暴灾害造成的影响，并在停电发生后更快恢复供电。现代化电网同样使电力企业受益：网络安全水平提升、峰值负荷降低、可再生能源消纳能力增强，运营成本下降。”

电网升级的目标是实现智能高效运行，而非单纯加大建设投入，中国认为解决方案或许蕴藏在量子力学当中。一支科研团队正在安徽省合肥市一座变电站开展探索性项目，应用量子技术，验证该方案能够如何提升电网韧性与运行可靠性。科技媒体《趣味工程》（Interesting Engineering）近期报道，研究人员正 “运用量子传感器、保密通信和计算技术开展故障检测、优化计量、搭建电网运行模型。”

这座变电站自 2024 年建成起，便成为多项量子技术的试验场地，其中包括为期 18 个月的量子传感器试验，用于排查电网内部缺陷与隐患。依托量子技术，这类传感器能够捕捉微弱电信号，监测变电站开关柜内温湿度的细微变化，以此保护站内设备，并有望在停电事故发生前识别隐患、避免故障。

中国研发这类前沿技术，旨在攻克传统电网存在的短板，包括 “设备监测滞后、计量存在偏差、数据安全隐患，以及复杂电力系统分析带来的巨大算力负荷”。研究人员称，这项技术最终可使这座变电站每年减少50 万千瓦时以上的电力计量偏差。

《趣味工程》援引国网安徽省电力有限公司研究员田腾（音译）的话：“实践证明，量子技术不是‘摆设’，而是保障电力供应、赋能发展的硬核支撑。”

全球众多科学家都在研究如何利用量子技术解决当前能源行业面临的重大难题。去年诺贝尔物理学奖颁给了量子力学领域突破性研究成果，凸显这项技术日益重要的地位与广阔前景。

《纽约时报》本周在报道 2025 年诺贝尔物理学奖时写道：“产业界与学术界正展开竞赛，努力兑现量子计算的发展愿景 —— 这项奇特且威力巨大的技术。” 这一领域蕴藏的巨大潜力，机遇与风险并存。“一台成熟的量子计算机能够加速新药研发以及其他科学研究；但它也可能破解保障国家安全关键计算机系统的加密方案。”

事实上，量子技术已经在全球多个场景推动清洁能源研究变革。东京科学大学的科研团队利用量子态，研发出一款新型能量收集装置，可回收电子设备与工业机械散热所流失的能量。美国麻省理工学院研究人员近期宣布，他们发现了观测电子所谓 “边缘态” 的方法，该状态能够实现近乎零能量损耗，有望给科技行业带来颠覆性变革。此外，量子电池不断取得突破，有望直接从光源采集能量，充电速度远高于锂离子电池。

尽管上述各类应用都拥有巨大潜力，有望推动全球能源行业向好发展，但电网现代化的需求最为紧迫。当前全球能源安全局势错综复杂，打造更智能、更可靠的能源电网，是各国优先推进的重要事项。