北京大學科研團隊近日在量子通信領(lǐng)域取得重大突破，其聯(lián)合攻關(guān)成果登上國際頂級學術(shù)期刊《自然》。該團隊成功研制出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)”，標志著我國在量子通信芯片化、規(guī)模化應用方面邁出關(guān)鍵一步。

這項成果攻克了雙場量子密鑰分發(fā)技術(shù)難題，實現(xiàn)了多項國際領(lǐng)先指標：網(wǎng)絡(luò)支持20個芯片用戶同時進行量子密鑰分發(fā)，兩兩用戶間無中繼通信距離達370公里，整體組網(wǎng)能力覆蓋3700公里范圍。研究團隊通過創(chuàng)新設(shè)計，使芯片用戶規(guī)模和組網(wǎng)能力均達到世界前列水平。

在硬件研發(fā)方面，科研人員突破性地將量子密鑰發(fā)送功能與光學微腔光頻梳光源集成于單芯片，驗證了磷化銦和氮化硅材料體系的優(yōu)越性。這種全功能集成設(shè)計不僅使晶圓級加工良率顯著提升，更具備強大的擴展性，為低成本大規(guī)模制備量子芯片奠定了工藝基礎(chǔ)。實物照片顯示，20個量子密鑰分發(fā)（QKD）芯片與微梳光源芯片緊湊排列，展現(xiàn)了高度集成的技術(shù)特征。

針對量子通信中的核心挑戰(zhàn)，團隊創(chuàng)新采用波分復用技術(shù)與雙波長信道相位追蹤方案。該技術(shù)有效抑制了光源噪聲干擾，精準補償了量子信號相位偏移，在370公里光纖傳輸中突破無中繼線性碼率極限。更令人矚目的是，在490公里閉環(huán)光纖鏈路中仍能實現(xiàn)穩(wěn)定的安全成碼，驗證了系統(tǒng)的可靠性。

這項成果具有特殊的歷史意義——自2004年量子密鑰分發(fā)芯片概念首次提出以來，這是該領(lǐng)域首個登上《自然》《科學》正刊的研究。《自然》四位匿名審稿人高度評價，認為該工作"在量子芯片與量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，展示的量子芯片網(wǎng)絡(luò)具有顯著的大規(guī)模擴展?jié)摿?。目前，相關(guān)技術(shù)已申請多項發(fā)明專利，為構(gòu)建實用化量子通信網(wǎng)絡(luò)提供了全新路徑。