量子通信領(lǐng)域迎來里程碑式進(jìn)展。我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表最新研究成果，宣布成功研制全球首個(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)，標(biāo)志著量子信息技術(shù)向?qū)嵱没~出關(guān)鍵一步。

該網(wǎng)絡(luò)突破傳統(tǒng)技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)20個(gè)量子芯片用戶同時(shí)在線通信，組網(wǎng)覆蓋范圍達(dá)3700公里，在用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)容量方面均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。研究團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將高性能光量子芯片與雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)技術(shù)深度融合，解決了多用戶接入和遠(yuǎn)距離傳輸兩大難題。

量子密鑰分發(fā)作為保障信息安全的核心技術(shù)，通過量子態(tài)不可克隆特性實(shí)現(xiàn)密鑰安全傳輸。雙場(chǎng)協(xié)議雖具有支持遠(yuǎn)距離通信和探測(cè)器資源共享等優(yōu)勢(shì)，但對(duì)光源穩(wěn)定性和調(diào)制器件精度要求極高，此前主要應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信場(chǎng)景。北京大學(xué)王劍威教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年攻關(guān)，開發(fā)出具備全功能集成特性的光量子芯片，成功構(gòu)建包含20個(gè)節(jié)點(diǎn)的量子網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該光量子芯片在晶圓級(jí)制造過程中展現(xiàn)出優(yōu)異的一致性，芯片良率超過98%，為規(guī)?；a(chǎn)奠定基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)設(shè)備中數(shù)十個(gè)獨(dú)立器件集成至單顆芯片，使系統(tǒng)體積縮小90%，功耗降低85%，同時(shí)保持密鑰分發(fā)速率達(dá)到每秒100千比特量級(jí)。

《自然》期刊審稿專家評(píng)價(jià)稱，這項(xiàng)研究突破了量子網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性的技術(shù)瓶頸，其芯片化解決方案為構(gòu)建全球量子通信基礎(chǔ)設(shè)施提供了全新范式。特別是晶圓級(jí)制造工藝的成熟，將推動(dòng)量子設(shè)備從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用場(chǎng)景。

中國(guó)科學(xué)院院士龔旗煌指出，該成果驗(yàn)證了集成光量子技術(shù)在復(fù)雜系統(tǒng)中的可行性，為開發(fā)小型化、低成本量子通信終端開辟了道路。隨著芯片制備工藝的持續(xù)優(yōu)化，未來有望實(shí)現(xiàn)覆蓋城市群乃至跨國(guó)界的量子安全通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)金融、政務(wù)、國(guó)防等領(lǐng)域的信息安全保障具有戰(zhàn)略意義。