南方电网成功研制实用高温超导量子电压标准整机

日前，中国南方电网广西电网公司电力量子技术团队联合中国计量科学研究院、中国科学院电工研究所、南开大学，成功研制出实用高温超导量子电压标准整机，搭载了团队研制的高温超导量子电压芯片，为电压精密测量打造出“自主可控、即插即用”的“量子标尺”。这一成果标志着我国在量子实用化领域迈出历史性新步伐，为实现更高输出电压幅值的实用化系统奠定了基础。据悉，第一代实用高温超导量子电压标准整机QUS-π(v1.0)，已在第22届中国—东盟博览会上首次公开亮相。

据了解，电压测量是精密产业发展的“基础坐标”，但不同领域对电压测量的精准度要求存在显著差异。日常生活中，电表计量、普通电器调试等场景，现有电压测量技术足以满足精度需求；而在手机芯片电路校准、医院核磁共振设备参数设定、特高压电网安全运行，到卫星导航信号调控、航空发动机性能测试等高精尖领域，对电压基准的精准度、稳定性要求远超常规场景。

量子电压标准的核心优势，在于将电压溯源至国际公认的基本物理常数，能为极端精密测量场景提供基准支撑，具有极高的准确性与稳定性。然而，当前全球主流量子电压标准技术在应用方面存在短板——依赖液氦营造的极端低温环境，不仅成本高、设备体积庞大、运维复杂，还只能局限在实验室中，难以实现大规模推广应用。

作为支撑南方电网公司以数字化、绿色化协同促进新型能源体系和新型电力系统建设的关键一环，南方电网广西电网公司组建量子技术科研团队，聚焦极端精密测量痛点，全力开展科研攻关，成功研制 QUS-π (v1.0) ，带来实用量子电压标准技术的颠覆性突破。据介绍，团队将“低温超导+液氦”的传统模式，革新为“高温超导+液氮”的实用方案，将设备体积压缩至背包大小，大幅降低了系统复杂度与应用门槛，让量子电压标准技术从实验室走向产业应用。

在电力领域，该技术将为新型电力系统建设提供关键支撑。这项技术成果实现材料、电测等交叉学科融合，不仅将有力推动电力系统量测扁平化溯源体系构建，未来可就地复现量子电压标准，摆脱以往需要逐级送检至最高标准的冗长溯源链，提高新型电力系统运行效率及计量精准性。

其应用价值更不止于电力领域，这项技术未来不仅可广泛应用于交直流标准源、数字仪表等设备的溯源体系中，显著提升电网仪器仪表的溯源效率与管理水平，还可运用到航空航天、远洋航行、电动交通等多个领域。

当前，中国南方电网广西电网公司电力量子技术团队正在攻关更高输出电压幅值的实用化高温超导量子电压系统，并将积极探索与北京量子信息科学研究院、南方科技大学等更多院校、团队，开展转角结、台阶结、本征结、He-FIB结等不同的实现高温超导量子电压标准的技术路线研究。中国南方电网广西电网公司有关负责人表示，电力量子技术团队将加快推进研发迭代、系统集成与场景适配，推动高温超导量子电压标准技术尽早投入电网应用，助力我国在量子计量领域实现从跟跑到并跑、领跑的跨越。(陈钦荣 覃宋林 蒋圣超)