量子力學(xué)已經(jīng)在電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了全面的應(yīng)用

（文章來(lái)源：能見(jiàn)Eknower）

12月30日，由中國(guó)科學(xué)院物理研究所發(fā)起的“‘新年悟理’跨年科學(xué)演講——什么是量子力學(xué)”在京舉行，主講人是被網(wǎng)友戲稱為“專治各種不明白”的“網(wǎng)紅”科學(xué)家曹則賢。這場(chǎng)非常“接地氣”的科學(xué)演講通過(guò)十余家直播平臺(tái)的同步播出，雖與各大衛(wèi)視的跨年晚會(huì)“撞車”，但依然引發(fā)了超百萬(wàn)網(wǎng)友在線觀看，不僅被譽(yù)為“一股來(lái)自科學(xué)界的清流”，更讓曾經(jīng)顛覆人類世界觀的量子理論再次進(jìn)入大眾視野。

眾所周知，20世紀(jì)量子理論的出現(xiàn)打破了人類對(duì)世界的很多常規(guī)認(rèn)知。在量子的世界里，甚至“穿墻術(shù)”和“心靈感應(yīng)”皆有可能會(huì)發(fā)生，它為人類探索世界提供了無(wú)限可能。值得注意的是，除了人類主觀意識(shí)里玄妙的第六感和特異功能之外，量子理論作為數(shù)字時(shí)代的基石，已在電網(wǎng)領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用，量子技術(shù)亦正在悄無(wú)聲息的改變客觀世界。

量子理論的研究和技術(shù)應(yīng)用是全球前沿領(lǐng)域，目前主要有量子通信、量子計(jì)算、量子測(cè)量三大方面。量子通信是量子力學(xué)和經(jīng)典通信相結(jié)合的產(chǎn)物，其安全性由海森堡測(cè)不準(zhǔn)定理和不可克隆原理所保障，具有經(jīng)典通信無(wú)法比擬的無(wú)條件安全性及對(duì)竊聽(tīng)的可檢測(cè)性。

量子通信成熟最早，并且我國(guó)在此領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，不僅形成了成熟的成套裝備，更實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用。目前，我國(guó)已建成了量子通信“京滬”“滬杭”“合武”等干線，成功發(fā)射了量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。量子計(jì)算目前雖沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用，卻也在快速成長(zhǎng)，是真正的“潛力股”。由于量子具備疊加、糾纏等特性，運(yùn)算時(shí)能夠同時(shí)生成很多結(jié)果。如果能夠?qū)ζ渚_控制，選擇想要的結(jié)果，算力將獲得指數(shù)級(jí)提升。

幾十個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)算力就能超過(guò)世界上現(xiàn)有的最強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)。在這一領(lǐng)域，谷歌、微軟、亞馬遜等巨頭處于第一集團(tuán)，我國(guó)科技公司都大力投入，很多量子計(jì)算企業(yè)也在緊緊跟隨，但總體上都還未實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用。相比于已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用的量子通信和正在快速發(fā)展的量子計(jì)算，量子測(cè)量則略顯“稚嫩”。主要應(yīng)用于化學(xué)與材料科學(xué)以及生物和醫(yī)療等研究領(lǐng)域。

由于量子都是微觀粒子，對(duì)各種擾動(dòng)特別敏感，因而能夠大大提高測(cè)量精度。在醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域，量子測(cè)量技術(shù)能夠使技術(shù)人員看清楚單個(gè)DNA分子的細(xì)節(jié)，精度比目前最先進(jìn)的核磁共振提高3～4個(gè)數(shù)量級(jí)。

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提速，電力系統(tǒng)中各類應(yīng)用、終端設(shè)備連接入網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)信息安全日益重要。量子技術(shù)在原理上可以實(shí)現(xiàn)信息通信的絕對(duì)安全，當(dāng)中蘊(yùn)含著重塑現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信息安全理念和技術(shù)的巨大能量。因此，國(guó)家電網(wǎng)已將量子技術(shù)全面應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中。在量子通信方面，國(guó)網(wǎng)旗下的信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)已建立起電力量子城域示范網(wǎng)，為各類電網(wǎng)業(yè)務(wù)信息傳輸提供了安全保障。

在政治保電方面，量子通信技術(shù)已在2016年G20杭州峰會(huì)、十九大、上海合作組織青島峰會(huì)等重要活動(dòng)保電的網(wǎng)絡(luò)信息通信安全保障中得到應(yīng)用。在電網(wǎng)日常業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，量子安全產(chǎn)品為調(diào)度自動(dòng)化、配電自動(dòng)化、數(shù)據(jù)災(zāi)備、銀電專線、數(shù)據(jù)網(wǎng)管、用電采集等業(yè)務(wù)提供了信息安全保障。在“兩網(wǎng)”融合的浪潮中，量子技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)榉涸陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)的信息安全保駕護(hù)航，助力泛在電力物聯(lián)網(wǎng)更好地發(fā)揮作用。

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知層，有離線加密保護(hù)終端通信；在網(wǎng)絡(luò)層，有在線IP加密和非IP光路加密保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全；在平臺(tái)層，有數(shù)據(jù)庫(kù)量子加密保護(hù)數(shù)據(jù)安全；在應(yīng)用層，有量子安全云服務(wù)全面覆蓋泛在電力物聯(lián)網(wǎng)各層面的安全通信需求。

此外，量子計(jì)算可以在電網(wǎng)信息安全方面起到重要作用。用量子算法庫(kù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)分析威脅信息、判斷安全態(tài)勢(shì)，可提升安全監(jiān)測(cè)態(tài)勢(shì)感知的效率。未來(lái)，量子算法的高算力還有可能在電網(wǎng)潮流計(jì)算和穩(wěn)態(tài)分析中優(yōu)勢(shì)盡顯。而量子測(cè)量則有望在電網(wǎng)電氣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面嶄露頭角。技術(shù)人員通過(guò)監(jiān)測(cè)光在復(fù)合光纜地線傳播過(guò)程中量子狀態(tài)的變化，可以判斷該線路覆冰情況的變化。

如今，雖然量子技術(shù)想要達(dá)到應(yīng)用階段還需時(shí)日，但其廣闊的應(yīng)用前景毋庸置疑，并且乘著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)加速建設(shè)的東風(fēng)，量子技術(shù)也將在電網(wǎng)眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
（責(zé)任編輯：fqj）