北京大学团队实现大规模量子通信芯片网络，组网能力达3700公里。
2月11日，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在国际顶级学术期刊《自然》上发表了一项重要研究成果，题为“基于集成光量子芯片的大规模量子通信网络”。该研究标志着我国在量子通信领域取得了新的重大进展。 这项成果不仅展示了我国科研团队在量子技术领域的深厚积累，也体现了我国在推动前沿科技发展方面的强大实力。随着全球对量子通信技术的关注不断升温，此类突破性研究将为未来信息传输的安全性与效率带来深远影响。
研究团队成功开发出具备全功能集成的高性能量子密钥分发芯片以及光学微腔光频梳光源芯片，并在此基础上搭建了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”。该量子网络支持20个芯片用户同时通信，任意两用户之间通信距离达到370公里，突破了无中继传输的限制。其组网能力（客户端数量×通信距离）达到3700公里，在芯片用户数量和组网性能方面均处于国际领先水平。
据介绍，量子密钥分发依托于量子力学原理，能够实现理论上绝对安全的通信方式。我国在量子卫星密钥分发以及构建天地一体化的量子网络方面取得了多项重要突破，目前在全球范围内处于领先地位。其中，双场量子密钥分发（TF-QKD）不仅具备测量设备无关的安全特性，还拥有超长距离传输的优势，我国科学家已成功在光纤中实现千公里级的点对点密钥分发。该协议天然适用于星型网络结构，可将高成本的超导单光子探测设备集中部署在中心节点，从而有效降低用户端的成本，被视为推动量子通信网络规模化发展的关键路径之一。 从技术发展角度看，我国在量子通信领域的持续突破，不仅体现了科技实力的提升，也为未来信息安全提供了新的保障。随着技术的不断成熟和应用的逐步拓展，量子通信有望在更多领域发挥重要作用，为构建更加安全的信息传输体系奠定基础。
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了极高要求，现有实验大多仍基于体块或分立光纤器件，且多数为两用户点对点系统。
量子密钥分发芯片（QKD芯片）是推动量子通信系统小型化、设备实用化以及网络规模化的重要方向之一。自2004年日本NTT首次提出集成量子密钥分发芯片的概念以来，过去二十多年里，QKD芯片及其相关器件的功能不断丰富，性能也持续提升。北京大学团队在这一领域长期深入研究，已取得多项国际领先的成果，包括两芯片之间的量子纠缠分发与量子隐形传态[Nature Physics 16, 148(2020)]、多芯片间的高维纠缠量子网络[Science 381, 221(2023)]，以及适用于空间光量子通信的涡旋光纠缠芯片[Nature Photonics 19, 471(2025)]等。
本工作在国际上首次实现了基于 QKD 芯片的量子网络，同时也是自 2004 年 QKD 芯片概念提出以来，首个发表于《自然》或《科学》正刊的该领域研究成果。未来，基于光量子芯片的量子密钥分发网络有望在规模、通信距离、系统功能与集成度等方面持续提升。通过进一步发展晶圆级先进异质异构集成技术，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多种功能模块，从而显著增强网络的整体连通性、可重构性与可扩展性。
此外，北京大学集成量子光学实验室（Q-chipLab）不仅在量子网络领域持续深耕，同时也长期聚焦于光量子计算与量子模拟等前沿研究方向。 在当前科技快速发展的背景下，量子技术正逐步成为推动科技进步的重要力量。作为国内领先的科研机构，Q-chipLab在多个关键领域展开探索，体现了我国在量子科学领域的坚实基础和创新能力。其在光量子计算与量子模拟方面的持续投入，无疑将为未来量子信息技术的发展提供有力支撑。
本项研究工作得到了国家自然科学基金、“量子通信与量子计算机”国家科技重大专项、北京市自然科学基金、中国博士后科学基金、国家博士后创新人才支持计划的资助，同时获得了北京大学人工微结构和介观物理全国重点实验室、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、北京大学纳光电子前沿科学中心、北京大学长三角光电科学研究院、合肥国家实验室等单位的大力支持。
附论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10152-z
