我国科学家成功构建全球首个集成光量子芯片网络 量子通信小型化应用取得重大突破

信息安全面临的挑战日益严峻。

传统加密通信虽然依赖复杂的数学算法,但随着计算能力的提升,这种防护方式的脆弱性逐渐显现。

如何从根本上保障通信安全,成为全球科技界的重要课题。

量子密钥分发技术应运而生,它利用量子力学的基本原理,将密码编入光子中传输,任何窃听行为都会改变光子状态,从而被立即发现。

这种基于物理定律的安全机制,相比传统算法具有本质优势。

然而,长期以来量子通信设备存在明显不足。

实现这一技术需要的硬件体积庞大、结构复杂、成本高昂,难以实现大规模应用和推广。

设备的笨重性严重制约了量子通信从实验室走向实际应用的步伐。

突破这一瓶颈,需要在芯片集成化方向取得重大进展。

北京大学研究团队通过芯片化集成创新,成功解决了这一难题。

团队研发的两款核心芯片各具特色。

其一是网络中心的"光源芯片",为整个网络提供统一的时间基准,确保所有用户通信的精确同步,这是实现大规模并行通信的关键。

其二是用户端的"通信芯片",将激光器、调制器、衰减器等全部关键功能模块集成于一块指甲盖大小的芯片上,相当于把过去体积庞大的发送设备浓缩到了极致。

这一突破具有重要意义。

"未名量子芯网"支持20个芯片用户并行通信,组网能力达3700公里,在国际上20多年来首次展示了基于光量子芯片的量子密钥分发网络。

实验表明,两款核心芯片在制造过程中展现出高度的一致性和良好的良品率,这为未来的低成本、大规模批量生产奠定了坚实基础。

国际学术期刊《自然》的四位匿名审稿人一致认为,这是量子芯片和量子网络领域的重大突破,所展示的量子芯片网络具备显著的大规模扩展能力。

从应用前景看,随着集成光量子技术的进一步发展,小型化量子通信芯片有望广泛部署在通信网络节点和安全基础设施中,为各类终端提供全面的安全保障。

这将推动量子通信系统的小型化、实用化与规模化发展,使量子通信从高端应用逐步走向日常生活。

北京大学龚旗煌院士表示,这项成果为构建大规模量子通信芯片网络提供了可行方案,对促进量子通信产业化具有重要意义。

从实验室走向规模化应用,往往取决于能否把“能实现”变成“能制造、能部署、能维护”。

此次大规模集成光量子“芯网”的构建,体现了以工程化思路推动前沿技术落地的方向。

面向未来,围绕核心器件、网络体系与应用生态的协同攻关,将决定量子安全能力能否更快、更广地融入数字社会的关键环节。