我国攻克关键技术 建成首个大规模量子通信芯片网络

近日，北京大学科研团队在量子通信领域取得重大突破，成功构建起基于集成光量子芯片的大规模量子密钥分发网络——“未名量子芯网”。该成果为未来实用化量子保密通信网络建设提供了坚实的芯片级解决方案，相关研究论文于2026年2月12日发表在国际顶级期刊《自然》（Nature）上。

据悉，这项突破是在国家自然科学基金项目等多方资助下，由北京大学物理学院现代光学研究所王剑威教授、龚旗煌教授团队与电子学院常林研究员团队联合攻关完成的。研究团队成功研制出全功能集成的高性能量子密钥发送芯片与光学微腔光频梳光源芯片，在此基础上搭建起全 球首 个多用户、长距离的集成光量子芯片量子通信网络。

量子密钥分发（QKD）基于量子力学原理，能实现理论上无条件安全的通信，是量子保密通信的核心技术。我国在量子卫星密钥分发及天地一体化量子网络方面已取得一系列重大成果，其中双场量子密钥分发（TF-QKD）兼具测量设备无关的安全性与超长距离传输优势，适用于星型网络架构，是实现规模化量子通信网络的重要方向。

然而，TF-QKD对光源与调制器件的性能要求极高，其硬件芯片化集成一直是国际上的技术难题。此前，全 球范围内的实验验证多局限于两用户点对点系统，多用户、大规模量子通信网络仍处于空白状态。

为破解这一难题，研究团队创新性地结合波分复用技术，构建起多用户并行的大规模量子通信网络。在中心服务器节点，团队采用高品质因子氮化硅光学微腔频率梳作为种子光源阵列，成功产生线宽达赫兹量级的超低噪声相干暗脉冲频率梳；在用户端，团队研发出20个独立的全功能集成磷化铟光量子芯片，通过注入锁定等方式抑制本地激光器相位噪声，实现了晶圆级制造、高良率、低成本、高性能的用户芯片解决方案。

经过反复测试，研究团队搭建的多芯片协同量子网络系统，结合双波长信道相位追踪方案，成功实现20用户并行运行发送–不发送TF-QKD协议。测试结果显示，该系统在370公里上行单链路处突破无中继线性码率极限，相对理论上界提升最高达251.4%，总并行覆盖距离达3700公里。

业内专家表示，该成果有力支撑了基于光量子芯片的量子密钥分发网络向更大规模、更长通信距离、更丰富系统功能、更高集成度方向持续提升，为量子通信的实用化奠定了关键技术基础。未来，随着相关技术的进一步优化，“未名量子芯网”的技术方案有望应用于天地一体化量子互联网建设，为国家信息安全提供更坚实的保障。