北京大学团队成功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》上发表了题为“基于集成光量子芯片的大规模量子通信网络”的研究成果，标志着我国在量子通信领域取得了重要进展。 这一成果不仅展示了我国科研团队在量子信息技术方面的创新能力，也体现了我国在推动量子科技发展方面的战略眼光。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构建更安全、高效的通信网络奠定坚实基础。未来，随着技术的进一步成熟和应用的拓展，量子通信有望在信息安全、国防建设等多个领域发挥关键作用。
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，并基于这两项核心技术构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个芯片用户同时进行通信，任意两用户之间的通信距离达到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，在芯片用户规模和组网能力方面均处于国际领先水平。
据介绍，量子密钥分发利用量子力学的基本原理，能够实现理论上绝对安全的通信。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成果，处于全球领先地位。其中，双场量子密钥分发（TF-QKD）既具备测量设备无关的安全性，又拥有超远距离传输的优势，我国科研人员已成功在光纤中实现千公里级点对点密钥分发。该协议天然适合星型网络结构，可以将高成本的超导单光子探测设备集中部署在中心节点，显著降低用户端的成本，被认为是推动量子通信网络规模化发展的关键方案之一。
然而，TF-QKD的实现对远程独立激光源之间的稳定单光子干涉提出了极高要求，尤其在光源噪声抑制和全局相位的高精度锁定与追踪方面。目前大多数实验仍依赖于体块或分立光纤器件，且多数为两用户点对点系统。这种技术路径虽然在一定程度上推动了量子密钥分发的发展，但也暴露出系统复杂性高、扩展性受限等问题。 从技术发展的角度看，未来TF-QKD需要更高效、更稳定的光源和更智能化的相位控制机制，以适应更大规模、更复杂网络环境的需求。同时，如何将现有技术向集成化、小型化方向推进，也是提升其实用价值的关键。
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路径之一。自 2004 年日本 NTT 首次提出集成量子密钥分发芯片概念以来，过去二十余年间，QKD 芯片与器件的功能不断完善、性能持续提升。北京大学团队在该领域长期深耕，前期已实现多项国际领先成果，包括两芯片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）除了在量子网络领域进行研究外，还长期专注于光量子计算与量子模拟等相关方向。
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，以及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、合肥国家实验室等的大力支持。 这些项目的联合支持体现了我国在基础科学研究和关键核心技术攻关方面的系统性布局。科研成果的背后，不仅有国家层面的战略引导，也离不开多个科研平台的协同合作。这种多维度、多层次的支持体系，为科技创新提供了坚实的保障，也为实现高水平科技自立自强奠定了坚实基础。
附论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10152-z
