北大团队引领全球量子芯片新突破

来源：科技日报

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○ 科技日报记者 张盖伦

要实现大规模量子通信，芯片化集成是一条关键路径。经过六年多的技术攻关，北京大学王剑威教授、龚旗煌教授与常林研究员团队成功研制出两款核心芯片，并构建出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——“未名量子芯网”。相关论文已于北京当地时间2月12日发表在《自然》杂志上。

量子密钥分发芯片（QKD芯片）是实现量子通信系统小型化、设备实用化和网络规模化的重要途径之一。研究团队此次研发的两款芯片，一款是服务端的光学微腔光频梳光源芯片，能产生超低噪声的相干光源，为整个网络提供统一的“频率基准”，保障所有用户通信的同步性；另一款是用户端的量子密钥发送芯片，将激光器、调制器、密钥编解码等所有关键功能进行集成，实现了全功能一体化。

在此基础上，研究团队构建了“未名量子芯网”。该网络解决了此前量子通信网络用户少、距离有限、设备复杂的痛点，可支持20个芯片用户同时并行通信，任意两个用户之间的通信距离能达到370公里，还打破了无中继通信的技术极限，组网能力达到3700公里，实现了多用户、长距离的量子通信突破。这一突破让量子通信向实用化、规模化迈出关键一步，相关技术指标达到国际领先水平。

值得一提的是，团队的光量子芯片在晶圆级制备中具备高度均匀性和高良率，有望实现低成本的批量生产，对构建大规模量子通信网络具有关键意义。