國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》近日在線(xiàn)刊登了一項(xiàng)來(lái)自中國(guó)的突破性科研成果——全球首個(gè)基于集成光量子芯片的大規(guī)模量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)正式問(wèn)世。該網(wǎng)絡(luò)支持20個(gè)芯片用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行安全通信，組網(wǎng)距離可達(dá)3700公里，在用戶(hù)規(guī)模和傳輸距離兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

量子密鑰分發(fā)技術(shù)通過(guò)量子態(tài)傳輸實(shí)現(xiàn)信息加密，是保障通信安全的重要手段。其中，雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)技術(shù)因其適用于遠(yuǎn)距離通信、支持探測(cè)器資源共享等優(yōu)勢(shì)，被視為最具潛力的技術(shù)方向。然而，該技術(shù)對(duì)光源和調(diào)制器件的性能要求極高，硬件芯片化集成長(zhǎng)期面臨技術(shù)瓶頸，此前主要應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，難以實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署。

由北京大學(xué)物理學(xué)院教授王劍威與中國(guó)科學(xué)院院士龔旗煌領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，成功研發(fā)出系列高性能、全功能集成的光量子芯片。基于這些芯片，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了包含20個(gè)量子芯片節(jié)點(diǎn)的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，首次實(shí)現(xiàn)了基于光量子芯片的多用戶(hù)量子通信。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的光量子芯片在晶圓級(jí)制備過(guò)程中展現(xiàn)出高度均一性，為低成本批量生產(chǎn)提供了可能。這一特性為構(gòu)建覆蓋范圍更廣、用戶(hù)數(shù)量更多的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。王劍威教授指出，量子密鑰分發(fā)芯片網(wǎng)絡(luò)是推動(dòng)量子通信系統(tǒng)向小型化、實(shí)用化發(fā)展的重要路徑，高性能、低成本的光量子芯片將極大促進(jìn)量子網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用。

《自然》期刊審稿人高度評(píng)價(jià)這項(xiàng)成果，認(rèn)為其展示了量子芯片網(wǎng)絡(luò)顯著的大規(guī)模擴(kuò)展能力，是量子芯片與量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要突破，必將對(duì)量子通信領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。龔旗煌院士表示，該成果為構(gòu)建大規(guī)模量子通信芯片網(wǎng)絡(luò)提供了可行方案，對(duì)推動(dòng)量子通信系統(tǒng)的小型化、實(shí)用化和規(guī)模化發(fā)展具有重要意義。