北京大学研究团队近日在《自然》期刊上发表了量子通信领域的突破性成果。
该团队成功构建了全球首个基于集成光量子芯片的大规模量子密钥分发网络——“无名量子芯网”，在推动量子通信系统向着芯片化、规模化发展方面实现了关键跨越。
这一网络攻克了双场量子密钥分发的核心技术难题，能够支持20个芯片用户进行安全通信。用户间两两通信的无中继距离达到370公里，网络总覆盖能力拓展至3700公里，其用户规模与组网能力均处于国际领先地位。
基于光量子芯片构建的“无名号”大规模量子密钥分发网络示意图：a, 双场量子密钥分发芯片网络架构。b, 20个量子密钥分发芯片与微梳光源芯片实物照片
研究团队自主研制出全功能集成的量子密钥发送芯片与光学微腔光频梳光源芯片，验证了磷化铟和氮化硅材料体系的优越性能。该芯片方案晶圆级加工良率高、扩展性强，为光量子芯片的低成本、大规模制备奠定了扎实的工艺基础。
团队采用了波分复用技术与双波长信道相位跟踪方案，有效抑制了光源噪声，并实现了量子信号相位的精准补偿。该技术在370公里传输距离下突破了无中继线性码率极限，并在490公里的闭环光纤链路中实现了稳定、安全的高速率成码。
这也是自2004年量子密钥分发芯片概念提出以来，该领域首个发表在《自然》《科学》正刊上的研究成果。
《自然》期刊四位匿名审稿人一致评价认为：“这项工作标志着量子芯片与量子网络领域的重大突破，所展示的芯片化量子网络具备显著的大规模扩展能力。”
