2024年12月20日，筆者走進貴州電網公司電力科學研究院，看到由該院承擔的“寬溫域高精度量子電流敏感元件及傳感器”項目研發現場，海量數據飛快顯示在多個屏幕上，隨意抽取一組進行校驗對比，結果都是實時、準確的。
該項目于2024年4月10日正式立項。這是南方電網首個涉足量子傳感器領域的項目，也是繼2023年底“數字電網關鍵技術”順利通過工信部驗收后，貴州電網公司電力科學研究院在芯片方向獲得的又一個國家重點研發計劃項目。
打造高靈敏“聽診器”
將原來“豆腐塊”大小的GHz級微波信號調理電路做成“指甲蓋”大小的閉環調理ASIC芯片
隨著數字電網對智能化的要求日益精進，南方電網對電網狀態的在線、全面感知需求日益凸顯。量子傳感器因其高精度和高靈敏度，在電網監測中展現出巨大的應用潛力。貴州電網公司電力科學研究院積極響應國家量子科技發展戰略，憑借在電力行業的深厚積累和技術優勢，率先開展量子傳感器相關研究。
本次項目的核心課題——量子電流敏感元件的閉環調理ASIC芯片技術，由貴州電網電力科學研究院副總工程師徐長寶牽頭的智能傳感與透明電網技術團隊負責攻關。該團隊此前已連續兩次承擔了芯片研究方向的國家重點研發計劃項目，具備豐富的研發經驗和技術實力。
徐長寶介紹，項目旨在通過量子傳感技術的研發，提高電力設備的測量精度、穩定性和安全性，為電力行業提供更加精準、高效的監測和診斷手段。量子傳感器如同醫院的聽診器，能夠實時監測電力設備在各種工況下的狀態電流變化，為技術人員提供設備健康評估和故障判斷的依據。
在確立研究目標后，項目團隊全力開展技術攻關。他們計劃將原來“豆腐塊”大小的GHz級微波信號調理電路做成“指甲蓋”大小的閉環調理ASIC芯片，在0.1立方厘米內實現多功能模塊的高度集成。這一技術突破將使芯片帶寬調頻范圍性能比國內外同類芯片高50%，為量子傳感器的量程、帶寬等核心指標提供有力支撐。
困難項目錘煉人才
團隊成員多為電力系統相關專業出身，而ASIC集成芯片技術的研究需要集成電路設計、芯片工藝設計及測試等專業的復合人才
然而，項目執行過程中并非一帆風順。徐長寶表示，最大的技術困難在于跨專業的技術壁壘。項目團隊成員多為電力系統相關專業出身，而ASIC集成芯片技術的研究需要集成電路設計、電磁場理論仿真、芯片工藝設計及測試等專業的復合人才。為了按期完成計劃任務與目標，團隊成員不得不主動學習和掌握一個全新的專業領域，付出了巨大的努力。
盡管面臨諸多挑戰，但項目團隊卻從中收獲了寶貴的經驗和成長。徐長寶說：“通過參與項目研究，個人能夠不斷擴展專業知識，成為復合型專業人才。同時，項目也為企業培養了一批青年骨干，他們以‘項目+人才’的模式在項目中學習、成長，發現自己的不足和興趣點，從而拓展自己的專業方向。”
目前，項目團隊已經取得了顯著的進展。在量子傳感器的ASIC調理芯片方面，已完成調理芯片內部數字電路、模擬電路和鎖相環、混頻器等獨立模塊的版圖設計與仿真驗證工作，正準備開展芯片各獨立功能模塊的流片準備工作。
展望未來，徐長寶表示，項目團隊將針對超/特高壓交、直流電網對大量程、高精度、寬溫域、高可靠電流傳感器的應用場景與需求，研制兩款電力全場景用無源無線、高精度、微型化、自校準量子電流傳感器。這些傳感器的研發將實現新型電力系統下電流的全域精準感知，為電力行業的創新發展提供有力支撐。
短評
聚焦科技攻關 鍛造“國之重器”
根據“十四五”規劃綱要，“十四五”期間，我國量子信息領域的科技攻關任務圍繞量子通信技術研發、量子測量技術突破和量子計算的產品研制。
量子傳感器就屬于量子測量技術突破的一種，它的研發將為電力行業帶來更加精準、高效的監測和診斷手段，助力數字電網的智能發展。
“遇事不決，量子力學”，這雖然是網絡上流行的一句玩笑話，卻也從側面展現了人們對于量子領域科學高精尖特征的普遍認可。但其研發和突破難度也是公認的高山仰止。
徐長寶帶隊的該項目團隊，之前深度參與過伏羲芯片的研發，有非常豐富的經驗和技術基礎，加之項目已進入后期測試階段，或許在不久的將來能夠見證繼伏羲芯片之后，又一“國之重器”的研發突破。
從伏羲芯片到量子傳感器，這些“國之重器”的研發，折射出近年來南方電網新的拼搏姿態：努力在推進高水平科技自立自強、建設現代化產業體系、發展新質生產力的過程中當先鋒、作表率，為以中國式現代化全面推進強國建設、民族復興偉業作出新的更大貢獻。
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