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2024年12月20日，笔者走进贵州电网公司电力科学研究院，看到由该院承担的“宽温域高精度量子电流敏感元件及传感器”项目研发现场，海量数据飞快显示在多个屏幕上，随意抽取一组进行校验对比，结果都是实时、准确的。
该项目于2024年4月10日正式立项。这是南方电网首个涉足量子传感器领域的项目，也是继2023年底“数字电网关键技术”顺利通过工信部验收后，贵州电网公司电力科学研究院在芯片方向获得的又一个国家重点研发计划项目。
打造高灵敏“听诊器”
将原来“豆腐块”大小的GHz级微波信号调理电路做成“指甲盖”大小的闭环调理ASIC芯片
随着数字电网对智能化的要求日益精进，南方电网对电网状态的在线、全面感知需求日益凸显。量子传感器因其高精度和高灵敏度，在电网监测中展现出巨大的应用潜力。贵州电网公司电力科学研究院积极响应国家量子科技发展战略，凭借在电力行业的深厚积累和技术优势，率先开展量子传感器相关研究。
本次项目的核心课题——量子电流敏感元件的闭环调理ASIC芯片技术，由贵州电网电力科学研究院副总工程师徐长宝牵头的智能传感与透明电网技术团队负责攻关。该团队此前已连续两次承担了芯片研究方向的国家重点研发计划项目，具备丰富的研发经验和技术实力。
徐长宝介绍，项目旨在通过量子传感技术的研发，提高电力设备的测量精度、稳定性和安全性，为电力行业提供更加精准、高效的监测和诊断手段。量子传感器如同医院的听诊器，能够实时监测电力设备在各种工况下的状态电流变化，为技术人员提供设备健康评估和故障判断的依据。
在确立研究目标后，项目团队全力开展技术攻关。他们计划将原来“豆腐块”大小的GHz级微波信号调理电路做成“指甲盖”大小的闭环调理ASIC芯片，在0.1立方厘米内实现多功能模块的高度集成。这一技术突破将使芯片带宽调频范围性能比国内外同类芯片高50%，为量子传感器的量程、带宽等核心指标提供有力支撑。
困难项目锤炼人才
团队成员多为电力系统相关专业出身，而ASIC集成芯片技术的研究需要集成电路设计、芯片工艺设计及测试等专业的复合人才
然而，项目执行过程中并非一帆风顺。徐长宝表示，最大的技术困难在于跨专业的技术壁垒。项目团队成员多为电力系统相关专业出身，而ASIC集成芯片技术的研究需要集成电路设计、电磁场理论仿真、芯片工艺设计及测试等专业的复合人才。为了按期完成计划任务与目标，团队成员不得不主动学习和掌握一个全新的专业领域，付出了巨大的努力。
尽管面临诸多挑战，但项目团队却从中收获了宝贵的经验和成长。徐长宝说：“通过参与项目研究，个人能够不断扩展专业知识，成为复合型专业人才。同时，项目也为企业培养了一批青年骨干，他们以‘项目+人才’的模式在项目中学习、成长，发现自己的不足和兴趣点，从而拓展自己的专业方向。”
目前，项目团队已经取得了显著的进展。在量子传感器的ASIC调理芯片方面，已完成调理芯片内部数字电路、模拟电路和锁相环、混频器等独立模块的版图设计与仿真验证工作，正准备开展芯片各独立功能模块的流片准备工作。
展望未来，徐长宝表示，项目团队将针对超/特高压交、直流电网对大量程、高精度、宽温域、高可靠电流传感器的应用场景与需求，研制两款电力全场景用无源无线、高精度、微型化、自校准量子电流传感器。这些传感器的研发将实现新型电力系统下电流的全域精准感知，为电力行业的创新发展提供有力支撑。
(辛明勇 赵海翔)
短评
聚焦科技攻关 锻造“国之重器”
根据“十四五”规划纲要，“十四五”期间，我国量子信息领域的科技攻关任务围绕量子通信技术研发、量子测量技术突破和量子计算的产品研制。
量子传感器就属于量子测量技术突破的一种，它的研发将为电力行业带来更加精准、高效的监测和诊断手段，助力数字电网的智能发展。
“遇事不决，量子力学”，这虽然是网络上流行的一句玩笑话，却也从侧面展现了人们对于量子领域科学高精尖特征的普遍认可。但其研发和突破难度也是公认的高山仰止。
徐长宝带队的该项目团队，之前深度参与过伏羲芯片的研发，有非常丰富的经验和技术基础，加之项目已进入后期测试阶段，或许在不久的将来能够见证继伏羲芯片之后，又一“国之重器”的研发突破。
从伏羲芯片到量子传感器，这些“国之重器”的研发，折射出近年来南方电网新的拼搏姿态：努力在推进高水平科技自立自强、建设现代化产业体系、发展新质生产力的过程中当先锋、作表率，为以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业作出新的更大贡献。
(柯庆文)
标签：南方电网,量子传感器,项目研发
