量子通信領域迎來里程碑式進展——我國科學家成功構(gòu)建全球首個基于集成光量子芯片的大規(guī)模量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡，相關成果近日發(fā)表于國際頂級學術(shù)期刊《自然》。該網(wǎng)絡由北京大學王劍威、龔旗煌教授團隊與研究員常林聯(lián)合攻關完成，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)復雜度上的多重限制。

研究團隊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。這項技術(shù)雖具備測量設備無關的安全性和超長距離傳輸優(yōu)勢，但傳統(tǒng)實現(xiàn)方式依賴分立的光纖器件，僅能支持兩用戶點對點通信，且對光源噪聲和相位鎖定精度要求極高。團隊歷時六年研發(fā)出兩款突破性芯片：服務器端的光學微腔光頻梳光源芯片可生成超低噪聲相干光，為整個網(wǎng)絡提供統(tǒng)一頻率基準；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關鍵器件集成于方寸之間，實現(xiàn)了全功能一體化設計。

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)絡支持20個用戶同時并行通信，任意兩用戶間最遠通信距離達370公里，通過創(chuàng)新組網(wǎng)技術(shù)將無中繼通信范圍擴展至3700公里。相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)，新網(wǎng)絡在用戶容量、傳輸距離和系統(tǒng)穩(wěn)定性方面均實現(xiàn)數(shù)量級提升，關鍵技術(shù)指標達到國際領先水平。特別值得關注的是，芯片采用晶圓級制造工藝，在保證高度均一性的同時實現(xiàn)了90%以上的良品率，為低成本規(guī)模化生產(chǎn)奠定基礎。

《自然》期刊審稿專家高度評價這項成果，指出其"展示了量子芯片網(wǎng)絡前所未有的擴展能力，將重新定義量子通信的技術(shù)邊界"。研究團隊透露，該網(wǎng)絡已通過第三方權(quán)威檢測，在真實光纖環(huán)境中驗證了其穩(wěn)定性和可靠性。目前團隊正推進量子通信芯片與量子計算芯片的融合研究，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。

這項突破標志著量子通信技術(shù)從實驗室走向?qū)嵱没~出關鍵一步。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，為金融、政務、國防等領域提供無條件安全的信息傳輸保障。據(jù)研究團隊介紹，相關芯片技術(shù)已申請多項國際專利，正在與產(chǎn)業(yè)界合作推進技術(shù)轉(zhuǎn)化。