量子通信領域迎來重要進展,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——“未名量子芯網”正式問世。這一成果由國內科研團隊完成,相關研究論文已發表于國際權威學術期刊《自然》,標志著我國在量子通信芯片化集成方向取得關鍵突破。
雙場量子密鑰分發技術(TF-QKD)因其兼具無條件安全性和超長傳輸距離的優勢,被視為量子通信的核心方案之一。我國科學家此前已實現光纖中千公里級點對點密鑰分發,但該技術對光源穩定性要求極高,需通過遠程獨立激光源實現單光子干涉,并依賴高精度相位鎖定與追蹤。傳統實驗多采用分立式光纖器件,且僅支持兩用戶點對點通信,難以滿足大規模組網需求。
為突破這一瓶頸,研究團隊歷時六年研發出兩款核心芯片。其中,服務器端的光學微腔光頻梳光源芯片可產生超低噪聲相干光,為整個網絡提供統一頻率基準,確保多用戶通信同步;用戶端的量子密鑰發送芯片則集成了激光器、調制器及密鑰編解碼等關鍵模塊,實現了全功能一體化設計。這兩款芯片的協同工作,為構建大規模量子通信網絡奠定了硬件基礎。
基于上述技術,“未名量子芯網”成功實現多用戶、長距離量子通信的突破性應用。該網絡支持20個芯片用戶同時并行通信,任意兩用戶間通信距離達370公里,組網能力覆蓋3700公里范圍,且無需中繼設備。這一成果解決了傳統量子通信網絡用戶容量有限、傳輸距離受限、系統復雜度高等問題,相關技術指標達到國際領先水平。
研究團隊特別指出,其開發的光量子芯片采用晶圓級制備工藝,具有高度均一性和高良率特征,為低成本批量生產提供了可能。這一特性對推動量子通信技術從實驗室走向實用化、規模化應用具有重要意義,為未來構建覆蓋更廣區域的量子保密通信網絡提供了技術支撐。
《自然》期刊審稿人高度評價該成果,認為其展示了量子芯片網絡顯著的大規模擴展能力,是量子通信與量子芯片領域的重大突破,將為相關領域研究提供新的范式。據介紹,這是國際上近二十年來首次實現基于光量子芯片的量子密鑰分發網絡,標志著我國在該領域已占據技術制高點。
目前,研究團隊正推進量子通信芯片網絡與量子計算芯片的融合研究,旨在通過芯片化集成技術,構建更高效的量子信息技術體系。這一方向有望突破現有量子設備體積大、成本高的局限,為量子技術的實用化落地開辟新路徑。









