北京大学物理学院与电子学院的研究团队近日取得重大突破，其联合研发的“未名量子芯网”成为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。该成果发表于国际顶级学术期刊《自然》，标志着我国在量子通信领域再次实现技术跨越。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，支持20个用户并行通信，两两通信距离达370公里，组网能力（客户端对数×通信距离）突破3700公里，在用户规模与组网能力上均达到国际领先水平。
量子密钥分发基于量子力学原理，可实现理论上无条件安全的通信。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全球引领地位，其中双场量子密钥分发（TF-QKD）因其兼具测量设备无关的安全性与超长距离传输优势，被视为实现规模化量子通信网络的重要方案。然而，TF-QKD的实现高度依赖远程独立激光源之间稳定的单光子干涉，对光源噪声抑制及全局相位的高精度锁定与追踪提出极高要求。现有实验大多基于体块或分立光纤器件，且多为两用户点对点系统，难以满足大规模组网需求。
研究团队通过集成光量子芯片技术，突破了传统方案的局限性。他们研制的氮化硅微腔光频梳种子激光光源芯片与全集成的磷化铟QKD用户发送端芯片，实现了光源噪声抑制、频率噪声功率谱密度控制等关键性能的优化。实验数据显示，用户端本地片上激光器的波长调谐范围覆盖通信需求，片上调制器的半波电压与调制深度达到国际先进水平，为多用户并行通信提供了硬件支撑。
该成果并非一蹴而就。北京大学团队在量子通信领域深耕多年，此前已实现多项国际领先成果：2020年，两芯片间实现量子纠缠分发与量子隐形传态；2023年，构建多芯片间的高维纠缠量子网络；2025年，研制适用于空间光量子通信的涡旋光纠缠芯片。此次“未名量子芯网”的落地，标志着QKD芯片从实验室走向实用化迈出关键一步。研究团队指出，通过发展晶圆级先进异质异构集成技术，未来服务器端有望集成单光子探测、频率转换及线性光学处理等功能模块，进一步提升网络的可重构性与可扩展性。
这一突破性进展得益于多学科交叉与产学研协同。研究工作得到国家自然科学基金、“量子通信与量子计算机”国家科技重大专项等项目支持，并联合北京量子信息科学研究院、山西大学极端光学协同创新中心等机构共同完成。相关论文已发表于《自然》，为量子通信领域提供了新的技术路径与理论参考。
