在量子通信領(lǐng)域，我國科研團隊取得了一項具有里程碑意義的重大突破。北京大學(xué)的研究團隊成功研制出兩款核心芯片，并以此構(gòu)建了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(luò)——“未名量子芯網(wǎng)”，相關(guān)研究成果在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

雙場量子密鑰分發(fā)（TF - QKD）技術(shù)具有獨特優(yōu)勢，它既擁有測量設(shè)備無關(guān)的安全性，又能實現(xiàn)超長距離的傳輸。此前，我國科學(xué)家已經(jīng)在光纖中實現(xiàn)了千公里級的點對點密鑰分發(fā)。然而，TF - QKD技術(shù)的實現(xiàn)面臨著諸多挑戰(zhàn)，它高度依賴遠程獨立激光源之間穩(wěn)定的單光子干涉，對光源噪聲抑制以及全局相位的高精度鎖定與追蹤提出了極為嚴(yán)苛的要求。目前，大多數(shù)相關(guān)實驗仍基于體塊或分立光纖器件，且多為兩用戶的點對點系統(tǒng)，這在一定程度上限制了量子通信的進一步發(fā)展。

量子密鑰分發(fā)芯片（QKD芯片）是推動量子通信系統(tǒng)小型化、設(shè)備實用化和網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；年P(guān)鍵路徑之一。此次北京大學(xué)研究團隊研發(fā)的兩款芯片各具重要功能。其中，服務(wù)器端的光學(xué)微腔光頻梳光源芯片能夠產(chǎn)生超低噪聲的相干光源，為整個網(wǎng)絡(luò)提供了統(tǒng)一的“頻率基準(zhǔn)”，確保了所有用戶通信的同步性。而用戶端的量子密鑰發(fā)送芯片則集成了激光器、調(diào)制器、密鑰編解碼等所有關(guān)鍵功能，實現(xiàn)了全功能一體化，大大簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。

基于這兩款核心芯片，研究團隊成功構(gòu)建了“未名量子芯網(wǎng)”。該網(wǎng)絡(luò)有效解決了此前量子通信網(wǎng)絡(luò)存在的用戶數(shù)量少、通信距離有限以及設(shè)備復(fù)雜等問題。它可支持20個芯片用戶同時并行通信，任意兩個用戶之間的通信距離能夠達到370公里，并且打破了無中繼通信的技術(shù)界限，組網(wǎng)能力達到3700公里，實現(xiàn)了多用戶、長距離的量子通信突破，使量子通信向?qū)嵱没⒁?guī)?；~出了關(guān)鍵一步，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達到了國際領(lǐng)先水平。

值得一提的是，該團隊研發(fā)的光量子芯片在晶圓級制備過程中展現(xiàn)出了高度均一性和高良率的特點，這意味著有望實現(xiàn)低成本批量生產(chǎn)。這對于構(gòu)建大規(guī)模量子通信網(wǎng)絡(luò)而言具有關(guān)鍵意義，能夠為量子通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供有力支撐。

《自然》期刊的審稿人對這一成果給予了高度評價，認(rèn)為這是量子芯片與量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重大突破，所展示的量子芯片網(wǎng)絡(luò)具備顯著的大規(guī)模擴展能力，將對量子通信領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。研究團隊負(fù)責(zé)人表示，這是國際上20余年來首次展示基于光量子芯片的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。未來，團隊還將繼續(xù)推動量子通信芯片網(wǎng)絡(luò)與量子計算芯片的融合研究，為構(gòu)建集成化、實用化量子信息技術(shù)體系奠定基礎(chǔ)。