量子密鑰分發為通信安全提供了有效解決方案，我國科學家通過芯片化集成，讓這項技術所需硬件更小型、更易應用。北京大學王劍威教授、龔旗煌院士與常林研究員團隊，成功研制出全球首個基于集成光量子芯片的大規模量子通信網絡，取名為“未名量子芯網”。這一網絡，能讓20個芯片用戶并行通信，組網能力可達3700公里，在芯片用戶規模與組網能力上均達國際領先水平。相關成果日前發表于國際學術期刊《自然》。
“過去，實現量子通信的設備通常較為龐大和復雜，成本也比較高昂。這次，我們把這些關鍵器件集成到了小小的芯片上。”王劍威介紹，團隊研發出了兩款核心芯片——一款是網絡中心的“光源芯片”，能為整個網絡提供一個統一的節拍，確保所有用戶通信的精確同步；另一款是用戶手上的“通信芯片”，它單片集成了激光器、調制器、衰減器等全部關鍵功能模塊，相當于把過去一整套體積龐大的發送設備，集成到了一個指甲蓋大小的芯片上。
“更讓人驚喜的是，這是國際上20余年來首次展示基于光量子芯片的量子密鑰分發網絡。實驗表明，這兩款核心芯片在制造時展現出了很高的一致性和良品率。這意味著，它們未來可以進行低成本、大規模的批量生產，也為構建更長距離、更多用戶的量子密鑰分發網絡奠定了技術基礎。隨著小型化量子通信芯片進一步發展，未來它們有望廣泛部署在通信網絡節點和安全基礎設施中，為各類終端提供安全保障。”王劍威說。
《自然》期刊4位匿名審稿人一致認為：“這是量子芯片和量子網絡領域的重大突破，所展示的量子芯片網絡具備顯著的大規模擴展能力，無疑將對未來的量子通信產生深遠影響。”
“這是集成光量子技術推動量子通信發展的范例。”龔旗煌認為，這項成果為構建大規模量子通信芯片網絡提供了可行方案，對促進量子通信系統的小型化、實用化與規模化發展具有重要意義。
原標題：全球首個大規模“量子芯網”成功構建
記者：晉浩天
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