量子通信領(lǐng)域迎來重要進展，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)”正式問世。這一成果由國內(nèi)科研團隊完成，相關(guān)研究論文已發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》，標志著我國在量子通信芯片化集成方向取得關(guān)鍵突破。

雙場量子密鑰分發(fā)技術(shù)（TF-QKD）因其兼具無條件安全性和超長傳輸距離的優(yōu)勢，被視為量子通信的核心方案之一。我國科學(xué)家此前已實現(xiàn)光纖中千公里級點對點密鑰分發(fā)，但該技術(shù)對光源穩(wěn)定性要求極高，需通過遠程獨立激光源實現(xiàn)單光子干涉，并依賴高精度相位鎖定與追蹤。傳統(tǒng)實驗多采用分立式光纖器件，且僅支持兩用戶點對點通信，難以滿足大規(guī)模組網(wǎng)需求。

為突破這一瓶頸，研究團隊歷時六年研發(fā)出兩款核心芯片。其中，服務(wù)器端的光學(xué)微腔光頻梳光源芯片可產(chǎn)生超低噪聲相干光，為整個網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一頻率基準，確保多用戶通信同步；用戶端的量子密鑰發(fā)送芯片則集成了激光器、調(diào)制器及密鑰編解碼等關(guān)鍵模塊，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)奠定了硬件基礎(chǔ)。

基于上述技術(shù)，“未名量子芯網(wǎng)”成功實現(xiàn)多用戶、長距離量子通信的突破性應(yīng)用。該網(wǎng)絡(luò)支持20個芯片用戶同時并行通信，任意兩用戶間通信距離達370公里，組網(wǎng)能力覆蓋3700公里范圍，且無需中繼設(shè)備。這一成果解決了傳統(tǒng)量子通信網(wǎng)絡(luò)用戶容量有限、傳輸距離受限、系統(tǒng)復(fù)雜度高等問題，相關(guān)技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平。

研究團隊特別指出，其開發(fā)的光量子芯片采用晶圓級制備工藝，具有高度均一性和高良率特征，為低成本批量生產(chǎn)提供了可能。這一特性對推動量子通信技術(shù)從實驗室走向?qū)嵱没⒁?guī)模化應(yīng)用具有重要意義，為未來構(gòu)建覆蓋更廣區(qū)域的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)提供了技術(shù)支撐。

《自然》期刊審稿人高度評價該成果，認為其展示了量子芯片網(wǎng)絡(luò)顯著的大規(guī)模擴展能力，是量子通信與量子芯片領(lǐng)域的重大突破，將為相關(guān)領(lǐng)域研究提供新的范式。據(jù)介紹，這是國際上近二十年來首次實現(xiàn)基于光量子芯片的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，標志著我國在該領(lǐng)域已占據(jù)技術(shù)制高點。

目前，研究團隊正推進量子通信芯片網(wǎng)絡(luò)與量子計算芯片的融合研究，旨在通過芯片化集成技術(shù)，構(gòu)建更高效的量子信息技術(shù)體系。這一方向有望突破現(xiàn)有量子設(shè)備體積大、成本高的局限，為量子技術(shù)的實用化落地開辟新路徑。