在量子通信領域，我國科研團隊取得了一項具有里程碑意義的重大突破。北京大學的研究團隊成功研制出兩款核心芯片，并以此構建了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——“未名量子芯網”，相關研究成果在國際頂級學術期刊《自然》上發表。
雙場量子密鑰分發（TF - QKD）技術具有獨特優勢，它既擁有測量設備無關的安全性，又能實現超長距離的傳輸。此前，我國科學家已經在光纖中實現了千公里級的點對點密鑰分發。然而，TF - QKD技術的實現面臨著諸多挑戰，它高度依賴遠程獨立激光源之間穩定的單光子干涉，對光源噪聲抑制以及全局相位的高精度鎖定與追蹤提出了極為嚴苛的要求。目前，大多數相關實驗仍基于體塊或分立光纖器件，且多為兩用戶的點對點系統，這在一定程度上限制了量子通信的進一步發展。
量子密鑰分發芯片（QKD芯片）是推動量子通信系統小型化、設備實用化和網絡規模化的關鍵路徑之一。此次北京大學研究團隊研發的兩款芯片各具重要功能。其中，服務器端的光學微腔光頻梳光源芯片能夠產生超低噪聲的相干光源，為整個網絡提供了統一的“頻率基準”，確保了所有用戶通信的同步性。而用戶端的量子密鑰發送芯片則集成了激光器、調制器、密鑰編解碼等所有關鍵功能，實現了全功能一體化，大大簡化了設備結構。
基于這兩款核心芯片，研究團隊成功構建了“未名量子芯網”。該網絡有效解決了此前量子通信網絡存在的用戶數量少、通信距離有限以及設備復雜等問題。它可支持20個芯片用戶同時并行通信，任意兩個用戶之間的通信距離能夠達到370公里，并且打破了無中繼通信的技術界限，組網能力達到3700公里，實現了多用戶、長距離的量子通信突破，使量子通信向實用化、規模化邁出了關鍵一步，相關技術指標達到了國際領先水平。
值得一提的是，該團隊研發的光量子芯片在晶圓級制備過程中展現出了高度均一性和高良率的特點，這意味著有望實現低成本批量生產。這對于構建大規模量子通信網絡而言具有關鍵意義，能夠為量子通信技術的廣泛應用提供有力支撐。
《自然》期刊的審稿人對這一成果給予了高度評價，認為這是量子芯片與量子網絡領域的重大突破，所展示的量子芯片網絡具備顯著的大規模擴展能力，將對量子通信領域產生重要影響。研究團隊負責人表示，這是國際上20余年來首次展示基于光量子芯片的量子密鑰分發網絡。未來，團隊還將繼續推動量子通信芯片網絡與量子計算芯片的融合研究，為構建集成化、實用化量子信息技術體系奠定基礎。
