量子芯片與量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迎來(lái)重要突破。國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》2月12日凌晨在線發(fā)表一項(xiàng)最新成果：我國(guó)科學(xué)家成功構(gòu)建國(guó)際首個(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)。這一量子網(wǎng)絡(luò)支持20個(gè)芯片用戶并行通信，組網(wǎng)能力可達(dá)3700公里，在芯片用戶規(guī)模與組網(wǎng)能力上均達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。

圖為研究人員展示封裝后的集成光量子通信芯片。（北大團(tuán)隊(duì)供圖）

量子密鑰分發(fā)是通過(guò)量子態(tài)傳輸密鑰，實(shí)現(xiàn)信息加密，確保通信安全性。雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)因適用于遠(yuǎn)距離量子通信、支持探測(cè)器端資源共享等優(yōu)勢(shì)，成為量子密鑰分發(fā)的一種先進(jìn)技術(shù)。然而，由于對(duì)光源與調(diào)制器件的性能要求極高，所需要的硬件芯片化集成難以突破，這項(xiàng)技術(shù)目前多數(shù)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的量子密鑰分發(fā)，多用戶、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)面臨挑戰(zhàn)。

北京大學(xué)物理學(xué)院教授王劍威、中國(guó)科學(xué)院院士龔旗煌等所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出系列高性能、全功能集成的光量子芯片，并在此基礎(chǔ)上成功構(gòu)建包含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)。

王劍威說(shuō)，這是國(guó)際上20余年來(lái)首次展示基于光量子芯片的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)表明，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的光量子芯片在晶圓級(jí)制備中具備高度均一性，有望實(shí)現(xiàn)低成本的批量生產(chǎn)，為構(gòu)建更長(zhǎng)距離、更多用戶的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

“量子密鑰分發(fā)芯片網(wǎng)絡(luò)是邁向系統(tǒng)小型化、設(shè)備實(shí)用化的重要路徑之一。”他表示，高性能、低成本的光量子芯片，在推動(dòng)量子網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用方面極具潛力。

《自然》審稿人認(rèn)為，這項(xiàng)工作是量子芯片與量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要進(jìn)展，所展示的量子芯片網(wǎng)絡(luò)具備顯著的大規(guī)模擴(kuò)展能力，“無(wú)疑將對(duì)量子通信領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響”。

“這是集成光量子技術(shù)推動(dòng)量子通信發(fā)展的范例。”龔旗煌認(rèn)為，這項(xiàng)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)促進(jìn)量子通信系統(tǒng)的小型化、實(shí)用化與規(guī)模化發(fā)展具有重要意義。（記者魏夢(mèng)佳）