北京大學物理學院與電子學院的研究團隊近日取得重大突破，其聯合研發的“未名量子芯網”成為全球首個基于集成光量子芯片的大規模量子密鑰分發網絡。該成果發表于國際頂級學術期刊《自然》，標志著我國在量子通信領域再次實現技術跨越。研究團隊成功研制出全功能集成的高性能量子密鑰發送芯片與光學微腔光頻梳光源芯片，支持20個用戶并行通信，兩兩通信距離達370公里，組網能力（客戶端對數×通信距離）突破3700公里，在用戶規模與組網能力上均達到國際領先水平。

量子密鑰分發基于量子力學原理，可實現理論上無條件安全的通信。我國在量子衛星密鑰分發及天地一體化量子網絡方面已取得全球引領地位，其中雙場量子密鑰分發（TF-QKD）因其兼具測量設備無關的安全性與超長距離傳輸優勢，被視為實現規模化量子通信網絡的重要方案。然而，TF-QKD的實現高度依賴遠程獨立激光源之間穩定的單光子干涉，對光源噪聲抑制及全局相位的高精度鎖定與追蹤提出極高要求。現有實驗大多基于體塊或分立光纖器件，且多為兩用戶點對點系統，難以滿足大規模組網需求。

研究團隊通過集成光量子芯片技術，突破了傳統方案的局限性。他們研制的氮化硅微腔光頻梳種子激光光源芯片與全集成的磷化銦QKD用戶發送端芯片，實現了光源噪聲抑制、頻率噪聲功率譜密度控制等關鍵性能的優化。實驗數據顯示，用戶端本地片上激光器的波長調諧范圍覆蓋通信需求，片上調制器的半波電壓與調制深度達到國際先進水平，為多用戶并行通信提供了硬件支撐。

該成果并非一蹴而就。北京大學團隊在量子通信領域深耕多年，此前已實現多項國際領先成果：2020年，兩芯片間實現量子糾纏分發與量子隱形傳態；2023年，構建多芯片間的高維糾纏量子網絡；2025年，研制適用于空間光量子通信的渦旋光糾纏芯片。此次“未名量子芯網”的落地，標志著QKD芯片從實驗室走向實用化邁出關鍵一步。研究團隊指出，通過發展晶圓級先進異質異構集成技術，未來服務器端有望集成單光子探測、頻率轉換及線性光學處理等功能模塊，進一步提升網絡的可重構性與可擴展性。

這一突破性進展得益于多學科交叉與產學研協同。研究工作得到國家自然科學基金、“量子通信與量子計算機”國家科技重大專項等項目支持，并聯合北京量子信息科學研究院、山西大學極端光學協同創新中心等機構共同完成。相關論文已發表于《自然》，為量子通信領域提供了新的技術路徑與理論參考。