北京大學物理學院與電子學院的研究團隊在量子通信領域取得重大突破，相關成果發表于國際頂級學術期刊《自然》。由王劍威教授、龔旗煌教授及常林研究員領銜的團隊，成功研制出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”，實現了多用戶、長距離、高安全性的量子通信系統。

該網絡的核心是團隊自主研發的兩款高性能芯片：全功能集成的量子密鑰發送芯片與光學微腔光頻梳光源芯片。前者采用磷化銦材料，單片集成了激光器、調制器、衰減器等關鍵模塊，支持晶圓級制造，良率高達97.5%；后者基于氮化硅微腔，通過自注入鎖定技術產生超低噪聲相干暗脈沖頻率梳，線寬僅40赫茲，可穩定運行超過12小時。這一組合使系統支持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，刷新了無中繼量子通信的世界紀錄。

研究團隊采用波分復用技術構建網絡架構，以光頻梳作為頻率與相位基準，通過下行光纖分發至各用戶節點。用戶端芯片利用種子光注入鎖定本地激光器，顯著抑制相位噪聲后完成量子態編碼，信號經上行光纖返回中心服務器進行干涉與測量。這一設計避免了傳統分立器件系統的復雜結構，將核心功能集成于芯片級平臺，大幅降低了系統成本與功耗。實驗表明，在204公里和370公里上行鏈路條件下，系統誤碼率均低于安全閾值，并在370公里處突破無中繼線性碼率極限，相對理論上限提升最高達251.4%。

技術驗證環節，團隊系統評估了多波長共纖傳輸的噪聲影響，通過優化濾波方案將線性串擾與非線性拉曼噪聲壓低至接近探測器暗計數水平。在長達490公里的閉環光纖馬赫-曾德爾干涉儀測試中，系統仍能穩定追蹤相位變化并實現安全成碼，證明了方案在實際量子網絡中的可行性。磷化銦與氮化硅材料體系展現出晶圓級加工的高一致性，為低成本規模化制造奠定了工藝基礎。

量子密鑰分發基于量子力學不可克隆定理，可實現理論上無條件安全的通信。我國此前已在量子衛星與天地一體化網絡領域取得領先，但規模化組網仍面臨光源穩定性、相位鎖定精度等挑戰。此次突破將雙場量子密鑰分發（TF-QKD）協議與集成光子技術深度融合，通過芯片化解決方案攻克了遠程獨立激光源干涉難題，為構建覆蓋更廣區域、容納更多用戶的實用化量子保密通信網絡提供了關鍵技術路徑。