量子通信領域迎來里程碑式進展。我國科研團隊在國際頂級學術期刊《自然》發表最新研究成果,宣布成功研制全球首個基于集成光量子芯片的大規模量子密鑰分發網絡,標志著量子信息技術向實用化邁出關鍵一步。
該網絡突破傳統技術瓶頸,實現20個量子芯片用戶同時在線通信,組網覆蓋范圍達3700公里,在用戶規模和網絡容量方面均達到國際領先水平。研究團隊通過創新設計,將高性能光量子芯片與雙場量子密鑰分發技術深度融合,解決了多用戶接入和遠距離傳輸兩大難題。
量子密鑰分發作為保障信息安全的核心技術,通過量子態不可克隆特性實現密鑰安全傳輸。雙場協議雖具有支持遠距離通信和探測器資源共享等優勢,但對光源穩定性和調制器件精度要求極高,此前主要應用于點對點通信場景。北京大學王劍威教授團隊歷時五年攻關,開發出具備全功能集成特性的光量子芯片,成功構建包含20個節點的量子網絡原型系統。
實驗數據顯示,該光量子芯片在晶圓級制造過程中展現出優異的一致性,芯片良率超過98%,為規模化生產奠定基礎。研究團隊通過優化芯片架構設計,將傳統設備中數十個獨立器件集成至單顆芯片,使系統體積縮小90%,功耗降低85%,同時保持密鑰分發速率達到每秒100千比特量級。
《自然》期刊審稿專家評價稱,這項研究突破了量子網絡擴展性的技術瓶頸,其芯片化解決方案為構建全球量子通信基礎設施提供了全新范式。特別是晶圓級制造工藝的成熟,將推動量子設備從實驗室走向實際應用場景。
中國科學院院士龔旗煌指出,該成果驗證了集成光量子技術在復雜系統中的可行性,為開發小型化、低成本量子通信終端開辟了道路。隨著芯片制備工藝的持續優化,未來有望實現覆蓋城市群乃至跨國界的量子安全通信網絡,對金融、政務、國防等領域的信息安全保障具有戰略意義。







