Китай выводит квантовые технологии за пределы лабораторий, применяя квантовые датчики, защищённую связь и вычисления для мониторинга энергосетей и обнаружения неисправностей. Об этом сообщает издание Interesting Engineering.
Пилотный проект на подстанции в Хэфэе
Работа ведётся по итогам 18-месячных испытаний на подстанции в городе Хэфэй (провинция Аньхой), где квантовые технологии использовались для обнаружения и диагностики дефектов оборудования. Объект, официально введённый в эксплуатацию в ноябре 2024 года, разработал и внедрил десятки квантовых решений в области измерений, связи и вычислений.
Проект призван решить ряд ограничений традиционных технологий энергосетей, включая задержки мониторинга оборудования, погрешности измерений, риски для безопасности данных и вычислительную нагрузку при анализе сложных энергосистем.
Квантовые датчики следят за состоянием сетей
Один из технологий, развёрнутых на подстанции, — квантовый датчик, отслеживающий незначительные изменения температуры и влажности в помещении распределительного устройства. Он также способен обнаруживать слабые частичные электрические разряды, которые могут повредить оборудование и привести к отключениям.
Другой квантовый датчик измеряет ток, протекающий по линиям электропередачи, что позволяет быстрее определять места неисправностей. Исследователи также разработали системы для обнаружения трещин в ферромагнитных материалах, таких как железо и кобальт, а также для выявления потенциальных пожарных рисков.
Точность измерений и защита связи
Технология применяется и для повышения точности измерений электроэнергии. Разработанная на основе алмазов квантовая система прецизионных измерений способна фиксировать очень малые изменения электрического тока. По данным отчёта, это может сократить погрешности измерений на подстанции более чем на 500 тысяч киловатт-часов в год.
Квантовые технологии используются и для защиты коммуникаций: на объекте интегрировано квантовое шифровальное оборудование в волоконно-оптические линии и сети 5G, используемые энергосистемой.
«Эксплуатация доказала, что квантовая технология — это не «витрина», а «жёсткая опора» для гарантии электроснабжения и развития», — приводит издание слова исследователя компании Anhui Electric Power Тянь Тэна.
Квантовые вычисления для моделирования аварий
Объект в Хэфэе также использует квантовые вычисления для моделирования возможных режимов работы энергосети. Для симуляции и верификации задействован Origin Wukong — третий китайский сверхпроводящий квантовый компьютер третьего поколения. Цель — помочь операторам сетей быстрее анализировать сложные состояния системы и лучше реагировать на изменяющиеся условия.
Китай — крупнейший в мире производитель электроэнергии, однако в последние годы страна сталкивалась с дефицитом электричества и отключениями из-за высокого спроса, ограничений поставок угля и экстремальной жары.
Проект в Хэфэе теперь используется как модель для дополнительных демонстраций на подстанциях более высокого уровня. Разработанные в провинции Аньхой квантовые продукты также внедряются по всей стране. Среди новых разработок — система раннего обнаружения утечек газа, вызванных дефектами оборудования.
В случае успешного масштабирования квантовые датчики и вычисления могут стать дополнительным уровнем инфраструктуры для мониторинга китайских энергосетей — выявления проблем до того, как они приведут к отключениям, и повышения безопасности коммуникаций.