量子密鑰分發(fā)為通信安全提供了有效解決方案，我國科學(xué)家通過芯片化集成，讓這項(xiàng)技術(shù)所需硬件更小型、更易應(yīng)用。北京大學(xué)王劍威教授、龔旗煌院士與常林研究員團(tuán)隊(duì)，成功研制出全球首個基于集成光量子芯片的大規(guī)模量子通信網(wǎng)絡(luò)，取名為“未名量子芯網(wǎng)”。這一網(wǎng)絡(luò)，能讓20個芯片用戶并行通信，組網(wǎng)能力可達(dá)3700公里，在芯片用戶規(guī)模與組網(wǎng)能力上均達(dá)國際領(lǐng)先水平。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
“過去，實(shí)現(xiàn)量子通信的設(shè)備通常較為龐大和復(fù)雜，成本也比較高昂。這次，我們把這些關(guān)鍵器件集成到了小小的芯片上。”王劍威介紹，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了兩款核心芯片——一款是網(wǎng)絡(luò)中心的“光源芯片”，能為整個網(wǎng)絡(luò)提供一個統(tǒng)一的節(jié)拍，確保所有用戶通信的精確同步；另一款是用戶手上的“通信芯片”，它單片集成了激光器、調(diào)制器、衰減器等全部關(guān)鍵功能模塊，相當(dāng)于把過去一整套體積龐大的發(fā)送設(shè)備，集成到了一個指甲蓋大小的芯片上。
“更讓人驚喜的是，這是國際上20余年來首次展示基于光量子芯片的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)表明，這兩款核心芯片在制造時展現(xiàn)出了很高的一致性和良品率。這意味著，它們未來可以進(jìn)行低成本、大規(guī)模的批量生產(chǎn)，也為構(gòu)建更長距離、更多用戶的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著小型化量子通信芯片進(jìn)一步發(fā)展，未來它們有望廣泛部署在通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和安全基礎(chǔ)設(shè)施中，為各類終端提供安全保障。”王劍威說。
《自然》期刊4位匿名審稿人一致認(rèn)為：“這是量子芯片和量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重大突破，所展示的量子芯片網(wǎng)絡(luò)具備顯著的大規(guī)模擴(kuò)展能力，無疑將對未來的量子通信產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。”
“這是集成光量子技術(shù)推動量子通信發(fā)展的范例。”龔旗煌認(rèn)為，這項(xiàng)成果為構(gòu)建大規(guī)模量子通信芯片網(wǎng)絡(luò)提供了可行方案，對促進(jìn)量子通信系統(tǒng)的小型化、實(shí)用化與規(guī)模化發(fā)展具有重要意義。
原標(biāo)題：全球首個大規(guī)模“量子芯網(wǎng)”成功構(gòu)建
記者：晉浩天
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