Sieci energetyczne na całym świecie stoją w obliczu rosnącej presji, ponieważ przerywane źródła energii odnawialnej komplikują przepływy energii elektrycznej, a boom sztucznej inteligencji podnosi popyt do bezprecedensowych poziomów. Równoważenie zmiennych dopływów i odpływów energii elektrycznej przy jednoczesnym zaspokajaniu gwałtownie rosnących potrzeb hiperskalerów centrów danych będzie wymagało rozbudowy i modernizacji sieci na niespotykaną dotąd skalę.

Amerykański Departament Energii podkreślił znaczenie modernizacji sieci, stwierdzając, że unowocześnienie jej tak, aby była „inteligentniejsza” i bardziej odporna dzięki najnowocześniejszym technologiom, urządzeniom i systemom sterowania, które komunikują się i współpracują ze sobą, może „znacznie zmniejszyć częstotliwość i czas trwania przerw w dostawie energii, ograniczyć skutki burz i szybciej przywracać zasilanie po awariach”. Agencja zauważa również, że przedsiębiorstwa użyteczności publicznej odnoszą korzyści z modernizacji dzięki lepszemu bezpieczeństwu, niższym szczytowym obciążeniom, większej integracji odnawialnych źródeł energii oraz niższym kosztom operacyjnym.

Celem jest sprawienie, by sieć działała mądrzej, a nie ciężej — i Chiny uważają, że odpowiedź może tkwić w mechanice kwantowej. Stawka jest wysoka: Chiny dysponują największą na świecie siecią elektroenergetyczną pod względem zainstalowanej mocy, zarządzaną głównie przez State Grid Corporation of China, obsługującą ponad miliard ludzi na zdecydowanej większości terytorium kraju. Zespół badaczy prowadzi projekt eksploracyjny w stacji transformatorowej w Hefei w prowincji Anhui, testując, w jaki sposób technologie kwantowe mogą wzmocnić odporność i niezawodność sieci. Hefei stało się ważnym ośrodkiem badań nad technologiami kwantowymi w Chinach, goszczącym m.in. University of Science and Technology of China oraz krajowe laboratoria informacji kwantowej. Według reportażu Interesting Engineering badacze „używają czujników kwantowych, bezpiecznej komunikacji i obliczeń do wykrywania usterek, poprawy pomiarów i modelowania pracy sieci”.

Od momentu uruchomienia w 2024 roku stacja transformatorowa służy jako miejsce testów szeregu technologii kwantowych, w tym 18-miesięcznej próby czujników kwantowych zaprojektowanych do wykrywania defektów i problemów w sieci elektroenergetycznej. Te czujniki oparte na technologii kwantowej potrafią wykrywać słabe sygnały elektryczne oraz minimalne wahania temperatury i wilgotności w pomieszczeniu rozdzielni stacji, chroniąc w ten sposób jej wyposażenie i potencjalnie identyfikując oraz zapobiegając przerwom w dostawie energii, zanim wystąpią.

Dzięki tym badaniom Chiny chcą rozwiązać długotrwałe słabości swojej konwencjonalnej sieci elektroenergetycznej, w tym „opóźniony monitoring urządzeń, błędy pomiarowe, ryzyka związane z bezpieczeństwem danych oraz obciążenie obliczeniowe związane z analizą złożonych systemów energetycznych”. Badacze twierdzą, że technologia mogłaby ostatecznie „zmniejszyć błędy pomiaru energii elektrycznej w stacji o ponad 500,000 kilowatogodzin rocznie”.

„Eksploatacja wykazała, że technologia kwantowa nie jest »eksponatem«, lecz »twardym wsparciem« dla gwarantowania dostaw energii i promowania rozwoju” — powiedział Tian Teng, badacz z Anhui Electric Power Company, cytowany przez Interesting Engineering.

Naukowcy na całym świecie badają, w jaki sposób technologie kwantowe mogą rozwiązać główne wyzwania stojące dziś przed sektorem energetycznym. W zeszłym roku Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki została przyznana za przełomowe prace nad mechaniką kwantową, co podkreśliło rosnące znaczenie i potencjał tej technologii.

New York Times napisał w tym tygodniu w relacji dotyczącej Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki 2025, że „trwa wyścig w przemyśle i środowisku akademickim, aby zrealizować obietnicę obliczeń kwantowych, osobliwej i potężnej technologii”. Gazeta zwróciła uwagę zarówno na entuzjazm, jak i obawy związane z tą dziedziną: „Prawdziwy komputer kwantowy mógłby przyspieszyć postępy w odkrywaniu leków lub innych badaniach naukowych. Mógłby także złamać szyfrowanie chroniące komputery kluczowe dla bezpieczeństwa narodowego”.

Technologie kwantowe już teraz wspierają badania nad czystą energią w różnych miejscach na świecie. W Institute of Science Tokyo naukowcy wykorzystali stany kwantowe do zaprojektowania nowatorskiego urządzenia do pozyskiwania energii, zdolnego odzyskiwać energię tracącą się w postaci ciepła emitowanego przez elektronikę i maszyny przemysłowe. W Stanach Zjednoczonych badacze z MIT niedawno ogłosili metodę obserwacji tzw. „stanu brzegowego” elektronów, który prowadzi do braku strat energii — odkrycia o dużym potencjale zakłócającym dla sektora technologicznego. Z kolei przełomy w bateriach kwantowych dają nadzieję na pozyskiwanie energii bezpośrednio ze źródeł światła i ładowanie wielokrotnie szybciej niż w przypadku konwencjonalnych baterii litowo-jonowych.

Choć wszystkie te zastosowania niosą ze sobą duży potencjał dla globalnego sektora energetycznego, niewiele z nich jest tak pilnie potrzebnych jak modernizacja sieci. W epoce charakteryzującej się złożonymi wyzwaniami dotyczącymi bezpieczeństwa energetycznego w skali globalnej budowa inteligentniejszych i bardziej niezawodnych sieci energetycznych stała się kwestią międzynarodowego priorytetu.