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突破。北京大學(xué)的研究團隊經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，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)”。這一成果近日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表，標(biāo)志著我國在量子通信實用化、規(guī)?；矫孢~出了關(guān)鍵一步。

雙場量子密鑰分發(fā)（TF-QKD）技術(shù)因其兼具測量設(shè)備無關(guān)的安全性和超長距離傳輸優(yōu)勢，被視為量子通信領(lǐng)域的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。然而，該技術(shù)的實現(xiàn)面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是遠程獨立激光源之間的單光子干涉穩(wěn)定性要求極高，對光源噪聲抑制和全局相位鎖定技術(shù)提出了嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。此前，國際上的相關(guān)實驗大多依賴體塊或分立光纖器件，且多為兩用戶點對點系統(tǒng)，難以滿足大規(guī)模組網(wǎng)需求。

研究團隊此次突破的關(guān)鍵在于兩款核心芯片的研發(fā)。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)提供統(tǒng)一的“頻率基準(zhǔn)”，確保所有用戶通信的同步性；用戶端的量子密鑰發(fā)送芯片則集成了激光器、調(diào)制器、密鑰編解碼等關(guān)鍵功能，實現(xiàn)了全功能一體化設(shè)計。這兩款芯片的協(xié)同工作，為構(gòu)建大規(guī)模量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

基于這兩款芯片，“未名量子芯網(wǎng)”成功解決了傳統(tǒng)量子通信網(wǎng)絡(luò)用戶少、距離有限、設(shè)備復(fù)雜等痛點。該網(wǎng)絡(luò)可支持20個芯片用戶同時并行通信，任意兩用戶間的通信距離達370公里，組網(wǎng)能力突破3700公里，且無需中繼設(shè)備。這一成果不僅刷新了無中繼量子通信的技術(shù)紀(jì)錄，更實現(xiàn)了多用戶、長距離的量子通信突破，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平。

值得一提的是，研究團隊開發(fā)的光量子芯片在晶圓級制備中展現(xiàn)出高度均一性和高良率，這意味著芯片有望實現(xiàn)低成本批量生產(chǎn)。這一特性對于構(gòu)建覆蓋更廣、成本更低的大規(guī)模量子通信網(wǎng)絡(luò)具有關(guān)鍵意義，為量子通信技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。

《自然》期刊審稿人高度評價這一成果，認(rèn)為這是量子芯片與量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重大突破。審稿人指出，該研究展示的量子芯片網(wǎng)絡(luò)具備顯著的大規(guī)模擴展能力，將為量子通信領(lǐng)域帶來深遠影響。目前，研究團隊正繼續(xù)探索量子通信芯片網(wǎng)絡(luò)與量子計算芯片的融合路徑，旨在構(gòu)建集成化、實用化的量子信息技術(shù)體系。