量子通信領(lǐng)域迎來里程碑式進(jìn)展——我國科學(xué)家成功構(gòu)建全球首個(gè)基于集成光量子芯片的大規(guī)模量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)成果近日發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》。該網(wǎng)絡(luò)由北京大學(xué)王劍威、龔旗煌教授團(tuán)隊(duì)與研究員常林聯(lián)合攻關(guān)完成，通過自主研發(fā)的兩款核心芯片，突破了傳統(tǒng)量子通信在用戶規(guī)模、傳輸距離和系統(tǒng)復(fù)雜度上的多重限制。

研究團(tuán)隊(duì)針對雙場量子密鑰分發(fā)（TF-QKD）技術(shù)面臨的核心挑戰(zhàn)展開創(chuàng)新。這項(xiàng)技術(shù)雖具備測量設(shè)備無關(guān)的安全性和超長距離傳輸優(yōu)勢，但傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式依賴分立的光纖器件，僅能支持兩用戶點(diǎn)對點(diǎn)通信，且對光源噪聲和相位鎖定精度要求極高。團(tuán)隊(duì)歷時(shí)六年研發(fā)出兩款突破性芯片：服務(wù)器端的光學(xué)微腔光頻梳光源芯片可生成超低噪聲相干光，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一頻率基準(zhǔn)；用戶端的量子密鑰發(fā)送芯片則將激光器、調(diào)制器、編解碼模塊等十余個(gè)關(guān)鍵器件集成于方寸之間，實(shí)現(xiàn)了全功能一體化設(shè)計(jì)。

基于這兩款芯片構(gòu)建的"未名量子芯網(wǎng)"展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。該網(wǎng)絡(luò)支持20個(gè)用戶同時(shí)并行通信，任意兩用戶間最遠(yuǎn)通信距離達(dá)370公里，通過創(chuàng)新組網(wǎng)技術(shù)將無中繼通信范圍擴(kuò)展至3700公里。相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)，新網(wǎng)絡(luò)在用戶容量、傳輸距離和系統(tǒng)穩(wěn)定性方面均實(shí)現(xiàn)數(shù)量級提升，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。特別值得關(guān)注的是，芯片采用晶圓級制造工藝，在保證高度均一性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了90%以上的良品率，為低成本規(guī)模化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

《自然》期刊審稿專家高度評價(jià)這項(xiàng)成果，指出其"展示了量子芯片網(wǎng)絡(luò)前所未有的擴(kuò)展能力，將重新定義量子通信的技術(shù)邊界"。研究團(tuán)隊(duì)透露，該網(wǎng)絡(luò)已通過第三方權(quán)威檢測，在真實(shí)光纖環(huán)境中驗(yàn)證了其穩(wěn)定性和可靠性。目前團(tuán)隊(duì)正推進(jìn)量子通信芯片與量子計(jì)算芯片的融合研究，旨在構(gòu)建覆蓋編碼、傳輸、處理全鏈條的集成化量子信息平臺。

這項(xiàng)突破標(biāo)志著量子通信技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没~出關(guān)鍵一步。隨著芯片化技術(shù)的成熟，未來有望構(gòu)建覆蓋城市群乃至跨國界的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，為金融、政務(wù)、國防等領(lǐng)域提供無條件安全的信息傳輸保障。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，相關(guān)芯片技術(shù)已申請多項(xiàng)國際專利，正在與產(chǎn)業(yè)界合作推進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化。