想要實現大規模量子通信，芯片化集成是關鍵方向。經過六年多技術攻關，北京大學王劍威教授、龔旗煌教授與常林研究員團隊研制出兩款核心芯片，成功構建全球首個基於集成光量子芯片的大規模量子密鑰分發網絡——“未名量子芯網”。相關論文於北京時間2月12日刊發在《自然》上。

量子密鑰分發芯片（QKD芯片）是實現量子通信系統小型化、設備實用化和網絡規模化的重要路徑之一。研究團隊此次研發出了兩款芯片，一款是服務器端的光學微腔光頻梳光源芯片，能產生超低噪聲的相干光源，為整個網絡提供統一的“頻率基准”，保障所有用戶通信的同步性﹔另一款是用戶端的量子密鑰發送芯片，將激光器、調制器、密鑰編解碼等所有關鍵功能進行集成，實現了全功能一體化。

在此基礎上，研究團隊構建了“未名量子芯網”。該網絡解決了此前量子通信網絡用戶少、距離有限、設備復雜的痛點，可支持20個芯片用戶同時並行通信，任意兩個用戶之間的通信距離能達到370公裡，還打破了無中繼通信的技術界限，組網能力達到3700公裡，實現了多用戶、長距離的量子通信突破。這一突破讓量子通信向實用化、規模化邁出關鍵一步，相關技術指標達到國際領先水平。

值得一提的是，團隊的光量子芯片在晶圓級制備中具備高度均一性和高良率，有望實現低成本的批量生產，對構建大規模量子通信網絡具有關鍵意義。