Китай включи квантовите технологии в електрическата мрежа - подстанция сама открива опасни дефекти

В китайския град Хефей вече работи необичайна електрическа подстанция, в която квантовите технологии не са само лабораторен експеримент, а част от всекидневното наблюдение на електропреносната мрежа. Съоръжението "Хоудян" работи при напрежение 220 киловолта и беше официално въведено в експлоатация на 29 ноември 2024 г. То е определяно като първата действаща подстанция в Китай, която едновременно използва квантови измервания, защитени комуникации и квантови изчисления. В нея са внедрени общо 85 устройства от 18 различни типа, чиято основна задача е да откриват по-рано потенциални повреди и да намаляват риска от сериозни аварии. Сред най-интересните разработки е квантовият токов трансформатор, който измерва магнитното поле с помощта на чувствителни центрове в изкуствен диамант. За разлика от традиционните електромагнитни трансформатори той не е толкова уязвим към магнитно насищане, може да отчита по-прецизно слаби токове и е по-слабо зависим от температурните промени. Разработените в Китай прототипи с диамантени азотни центрове вече са демонстрирали точност от 0,05% при измерване на променлив ток в диапазон до 1000 ампера. Подобни сензори могат да дадат на операторите значително по-ясна картина за състоянието на мрежата и да уловят отклонения, които стандартното оборудване би пропуснало. Квантовите измервателни уреди са само част от системата. В подстанцията работят датчици, следящи положението на конструкциите, локалните електрически разряди, температурата, влажността и състоянието на кабелите и разпределителните шкафове. На покрива е монтиран и свръхчувствителен лазерен радар, който изпраща светлинни импулси към атмосферата и използва регистрирането на единични фотони, за да наблюдава облаците и частиците във въздуха на разстояние до 15 километра. Събраните данни се обединяват в цифров модел на подстанцията, така че техническите екипи да могат дистанционно да виждат начални признаци на прегряване, разряди или механични изменения, преди те да се превърнат в реална повреда. Защитата на комуникациите също е важна част от проекта. Служебните данни, обменяни между оборудването и центровете за управление, могат да бъдат защитени чрез квантово разпределение на криптографски ключове, включително при връзки, използващи съчетание от пето поколение мобилни мрежи и квантово шифроване. Технологията се прилага при автоматизираното управление, роботите и безпилотните апарати за инспекция. Целта е евентуален опит за прихващане или подмяна на информацията да бъде засичан, преди нападателят да получи достъп до критичните системи на електрическата мрежа. Най-експерименталната част остава квантовото изчисление. Китайските специалисти са разработили алгоритъм за изчисляване на разпределението на напреженията, токовете и мощността между различните възли на електрическата мрежа и са го изпитали върху свръхпроводящия квантов компютър Origin Wukong. Това все още не означава, че квантовата машина е доказала практически превес над съвременните класически компютри - настоящите системи са шумни, разполагат с ограничен брой използваеми кубити и могат да решават само внимателно подбрани задачи. Подстанцията в Хефей обаче показва, че най-зрелите квантови технологии, особено прецизните измервания и защитената комуникация, вече постепенно напускат лабораториите и започват да намират реално приложение в една от най-критичните инфраструктури на съвременното общество.