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。

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(hào)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。據(jù)介紹，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。

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。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(jí)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。

其應(yīng)用價(jià)值更不止于電力領(lǐng)域，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，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)，開展轉(zhuǎn)角結(jié)、臺(tái)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。（陳欽榮 覃宋林 蔣圣超）

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