钱璐帅：为电学测量“铸尺”，让量子电压标准走向更广泛应用丨浙科青托·新质力量⑥

编者按

浙江省科协“青年人才托举培养项目”（以下简称“青托”）自2022年实施以来，每年通过省级学会和科协基层组织，遴选一批优秀青年人才进行连续3年稳定的综合培养，支持其在创造力黄金期脱颖而出，打造一支具有创新创造潜力的优秀青年科技人才队伍。本号特开辟专栏，从历届被托举人中选取具有代表性的青年科学家，记录他们在“青托”助力下的突破与蜕变。他们或深耕基础研究，或致力临床转化，或潜心教书育人，展现了新时代浙江青年科技工作者的风貌。

本期，我们走进中国计量大学，认识一位用量子物理效应为电学测量“铸尺”、致力于让量子电压标准走向更广泛应用的青年科技工作者钱璐帅。

硕士阶段、报考博士之前，钱璐帅已经找好了海康威视的硬件研发工作。他本科读自动化，这份工作与此前的训练相衔接，是一条清晰且务实的路。但硕士生导师陈乐认为他适合继续深造，并强烈建议他读博。钱璐帅回忆，陈老师用科研经费资助他赴加拿大参加国际精密电磁测量会议（CPEM），这次参会开阔了他的学术视野。

当时中国计量大学支持学生出国参加学术交流的机会还不算多。他回忆，导师愿意拿出科研经费送学生去做学术交流，对自己影响深远。钱璐帅最终选择进入清华大学攻读博士。博士毕业后，这个1993年出生的年轻人选择回到母校。原因很实际：家在浙江嵊州，中国计量大学的学科平台与他的研究方向匹配，他和中国计量科学研究院的团队也能保持长期合作。回校几年，他已经是机电工程学院的副教授和博士生导师，入选国家级计量高层次人才，研究方向是电学量子计量与精密电磁测量。

钱璐帅在中国计量大学向本科生作关于“国际单位制变革后的量子电学计量”的报告

最准的尺子

钱璐帅把自己的研究比作“做电学领域里面最准的一把尺子”。

电学测量仪器的特性可能随时间和环境发生漂移，因此需要稳定、可复现的参照标准。钱璐帅研究的量子电压标准，正是这样一种参照标准。它的原理是利用超导结中的约瑟夫森效应：在满足低温、微波驱动等工作条件时，超导结会产生与驱动频率精确关联的量子化电压信号，其关系由普朗克常数和电子电荷数这两个基本物理常数确定。物理常数不会随时间和环境改变，因此在满足量子工作条件时，基于它复现出来的电压具有高准确度和长期稳定性。

根据2018年第26届国际计量大会的决议，新的国际单位制定义于2019年5月20日生效，所有7个基本单位，包括千克、安培等，都基于基本物理常数实现量子化定义。在量子电学计量体系中，约瑟夫森量子电压标准是核心技术载体之一。

但这把“尺子”并不容易拿到。据钱璐帅介绍，美国在可编程约瑟夫森电压标准领域起步较早，20世纪90年代即取得重要进展，并在全球范围内分发了多套系统。国内此前主要由中国计量科学研究院引进相关设备，产业界获取这类装置面临不少限制。中国计量科学研究院作为国家最高计量机构，承担着维护电学计量溯源体系的职责，但企业若想在自身场景中直接使用高准确度的量子标准装置，仍面临实际困难。在他看来，这是制约国内高端电学精密测量仪器仪表研发的因素之一。近年来，随着美国商务部出口管控收紧，相关设备的对华出口渠道已大幅收窄。目前仅剩德国这一进口渠道，但成本极其高昂。

在这样的背景下，钱璐帅团队承担的一个阶段性任务，就是推动相关产品的国产化替代。除了需要自主开发全套驱动测控系统之外，其中一项重要工作是减少对液氦的依赖。他研究使用的这类约瑟夫森量子电压芯片，通常需要在约4K、也就是零下269摄氏度左右的环境下工作，传统装置使用液态氦来提供这一低温条件。氦气属于有限的战略资源，我国曾长期依赖进口。钱璐帅回忆，读博时做两周实验，按当时价格计算，消耗的液氦就可能折合至少两万元，高昂的成本限制了装置的推广。

钱璐帅在中国计量科学研究院研修时开展量子电压相关物理实验

钱璐帅团队与合作单位研究的免液氦方案，以低温制冷机提供冷却能力，减少持续补充液氦的需要。原理类似冰箱，靠制冷循环搬运热量来实现物理降温。但要让芯片稳定工作，还需解决有限冷却功率下的热负载管理、温度波动控制和电磁干扰抑制等多学科交叉的难题。钱璐帅强调，这件事“不是依靠单个人”，而是靠团队和跨单位的协作共同完成。

从实验室走向电力系统

实验室里的突破只是第一步。尺子造出来了，还得拿去量东西。

电力系统是这项研究面向的重要应用领域之一。随着光伏、风电等新能源和电力电子设备接入电网，电网信号复杂度提升，产生高频谐波、动态波动等新的测量需求，直流电能应用场景也日益丰富。电能贸易结算需要更准确的标准校正计量偏差为电能表及相关装置的校准提供支撑，正是量子电压标准能够发挥作用的方向之一。因此，钱璐帅团队与合作单位共同研究了原理及功能迥异的多种交、直流量子功率/电能标准装置，并逐步开展落地应用示范。

钱璐帅与团队合作研制的“免液氦可编程约瑟夫森量子电压标准系统”

传统基于可编程约瑟夫森电压标准的交流差分测量，受台阶切换暂态等因素影响，在较高频率下应用受限。据钱璐帅介绍，团队把经典电学测量中的下采样方法与量子差分测量融合，将其方法的有效测量频率拓展到10千赫兹以上，为宽频电压、功率与电能计量提供支撑。他把这类工作的方法论概括为“不是从0到1，更多是从1到10”，核心是把已有的技术积累通过组合与融合，产生更大的应用价值。

钱璐帅介绍，他与国网陕西省电力有限公司的科研合作已持续多年。这种长线合作之所以成立，一方面是团队有技术储备，需求出现时能够承接；另一方面，电网公司作为需求方，对相关领域有较为长远的规划，愿意做持续性投入。

不过，如何兼顾论文产出和应用落地，是不少青年科研人员面临的现实问题。一次“青托”组织的活动，给了钱璐帅新的思考角度。

论文不是终点

2026年8月，钱璐帅通过“浙江省科协青年人才托举培养项目”平台参加了省科协党校“领航计划”青年科技人才国情省情研修活动（诸暨市科协班）。活动中，浙江大学求是特聘教授高超分享了石墨烯研究与产业化的经验，让钱璐帅深受触动。他由此进一步思考：当一项研究成果展现出明确的应用价值时，是先考虑发论文，还是先考虑它能否复制、能否进入实际生产？如果研究真正以产业化为导向，论文更像是过程中形成的成果，而不是终点。

青年教师面临考核压力，论文、成果奖是重要的量化考核指标，难免受其牵引。但高超团队的经验让他进一步思考自己的研究路线。据他介绍，团队的量子标准装置已经能从最高等级的计量实验室走到常规实验室和常规测量场景，接下来能不能让它在更严苛的应用现场发挥效能，或是更进一步的场景拓展（例如：磁通计量领域）？

钱璐帅在CPEM 2026国际精密电磁测量会议上，就“基于量子电压动态追踪补偿的精密磁通测量方法”作报告

这次研修活动正是“青托”平台提供的机会。谈到“青托”对自己的意义，钱璐帅感受最直接的是经费上的补充。“青托”提供的包干制培养经费虽然金额不大，但他原先承担的一些项目目标较为明确，对既定范围之外的新探索可调配资源有限，这部分经费恰好为一些前期探索性研究提供了支持。此外，省科协组织的跨学科、跨领域交流活动拓展了他的视野，诸暨研修班只是其中一例。

在访谈的最后，钱璐帅谈到最近一次让他觉得“做科研真好”的瞬间。他首先想到的不是自己的成果发表，而是所在团队正在参与开展的国际交流量子电压首次关键比对工作。采访前一天，他刚得到阶段性消息。团队在这次关键比对中取得了优异的结果，在随后的2026年国际精密电磁测量会议（CPEM 2026）中，国际计量局也第一时间公布了这一好成绩。想到自己的工作能够为国际层面的比对贡献一部分力量，他感到很高兴。

他给年轻科研人员的建议是：立足自己擅长的赛道，做踏实的积累，笃定地走下去。在他看来，计量尤其需要长时间沉淀才能出成果，不能浮躁，要聚焦长期方向，立足实际需求。

做计量研究带给他的一个生活习惯是，但凡经他手送出去的材料，哪怕是多人协作完成的报告，他都会做一遍系统性梳理。他自嘲，这种习惯有点像“轻微强迫症”。

如果没有导师当年那一推，他走的会是另一条同样扎实的路。但他最终选择了这一条，为电学测量“铸尺”，并让量子标准走向更广泛应用。

来源：省科协组织人事部、省青年高层次人才协会

责编：叶　扬

美编：陈路漫

一审：陈福运

二审：方佳佳

三审：王陆军