研究人员展示封装后的集成光量子通信芯片。（北大团队供图）

量子通信

国际学术期刊《自然》今日凌晨在线发表一项最新成果：

我国科学家成功构建国际首个基于集成光量子芯片的大规模量子密钥分发网络。这一量子网络支持20个芯片用户并行通信，组网能力可达3700公里，在芯片用户规模与组网能力上均达国际领先水平。

量子密钥分发是通过量子态传输密钥，实现信息加密，确保通信安全性。双场量子密钥分发因适用于远距离量子通信、支持探测器端资源共享等优势，成为量子密钥分发的一种先进技术。然而，由于对光源与调制器件的性能要求极高，所需要的硬件芯片化集成难以突破，这项技术目前多数用于点对点的量子密钥分发，多用户、大规模的网络系统实现面临挑战。

北京大学物理学院教授王剑威、中国科学院院士龚旗煌等所带领的研究团队，研发出系列高性能、全功能集成的光量子芯片，并在此基础上成功构建包含20个量子芯片节点的双场量子密钥分发网络。

王剑威说，这是国际上20余年来首次展示基于光量子芯片的量子密钥分发网络。实验表明，团队研发的光量子芯片在晶圆级制备中具备高度均一性，有望实现低成本的批量生产，为构建更长距离、更多用户的量子密钥分发网络奠定了技术基础。

“量子密钥分发芯片网络是迈向系统小型化、设备实用化的重要路径之一。”他表示，高性能、低成本的光量子芯片，在推动量子网络大规模应用方面极具潜力。

《自然》审稿人认为，这项工作是量子芯片与量子网络技术的重要进展，所展示的量子芯片网络具备显著的大规模扩展能力，“无疑将对量子通信领域产生重要影响”。

“这是集成光量子技术推动量子通信发展的范例。”龚旗煌认为，这项成果为构建大规模量子通信芯片网络提供了可行方案，对促进量子通信系统的小型化、实用化与规模化发展具有重要意义。