开云sports 扫尾丨北京大学王剑威、龚旗煌、常林团队罢了首个大范围量子通讯芯片麇集

2026年2月11日，北京大学物理学院当代光学谈判所王剑威西席、龚旗煌西席团队与电子学院常林谈判员团队在外洋顶级学术期刊《当然》上发表了题为“基于集成光量子芯片的大范围量子通讯麇集”（Large-scalequantumcommunicationnetworkswithintegratedphotonics）的突破性谈判扫尾。谈判团队成效研制出全功能集成的高性能量子密钥发送芯片与光学微腔光频梳光源芯片，并在此基础上构建了公共首个基于集成光量子芯片的大范围量子密钥分发麇集——“未名量子芯网”。该量子麇集支合手20个芯片用户并行通讯，两两通讯距离达370公里并碎裂无中继界限，组网智力（客户端对数×通讯距离）达3700公里开云sports，在芯片用户范围与组网智力上均达到外洋最初水平。谈判还进一步考证了基于磷化铟和氮化硅的材料体系在光量子芯片制造中的优厚性，具备晶圆级加工的高良率、高性能与强膨胀性特质，为罢了低资本、大范围制备奠定了工艺基础。此项突破为畴昔训导笼罩更远距离、容纳更多用户、撑合手更大范围的实用化量子藏匿通讯麇集提供了坚实的芯片级处治决策。

量子密钥分发基于量子力学道理，可罢了表面上无条款安全的通讯。我国在量子卫星密钥分发及宇宙一体化量子麇集方面已取得一系列紧要扫尾，处于公共引颈地位。其中，双场量子密钥分发（TF-QKD）兼具测量征战无关的安全性与超长距离传输上风，我国科学家已罢了光纤中千公里级点对点密钥分发。该条约自然适用于星型麇集架构，可蚁合建树奋发的超导单光子探伤资源于中心节点，大幅缩小用户端资本，被视为罢了范围化量子通讯麇集的遑急决策之一。然则，TF-QKD的罢了高度依赖纷扰寥寂激光源之间沉稳的单光子干与，对光源噪声扼制及全局相位的高精度锁定与跟踪建议了极高要求，现存实验大多仍基于体块或分立光纤器件，且大批为两用户点对点系统。

量子密钥分发芯片（QKD芯片）是罢了量子通讯系统袖珍化、征战实用化和麇集范围化的遑急旅途之一。自2004年日本NTT初度建议集成量子密钥分发芯片认识以来，畴昔二十余年间，QKD芯片与器件的功能束缚完善、性能合手续晋升。北京大学团队在该边界永久深耕，前期已罢了多项外洋最初扫尾，包括两芯片间的量子纠缠分发与量子隐形传态[NaturePhysics16，148(2020)]、多芯片间的高维纠缠量子麇集[Science381，221(2023)]，以及适用于空间光量子通讯的涡旋光纠缠芯片[NaturePhotonics19，471(2025)]等。自2019年起，实验室团队合手续插足QKD芯片及量子麇集相关谈判，过程六年多时期积存与攻关，最终在基于光量子芯片的双场量子密钥分发麇集边界取得遑急进展，罢了了面向多用户、长距离、大范围量子通讯麇集的系统性突破。

图1基于光量子芯片的“未名号”大范围量子密钥分发麇集：a，双场量子密钥分发芯片麇集架构。b，20个QKD芯片和微梳光源芯片什物相片。

在典型的TF-QKD运用中，需要在各用户间分发频率与相位基准，以建立纷扰寥寂激光器之间的相关性，安全密钥通过弗成信节点处的单光子干与赢得。谈判团队接收波分复用时期构建大范围量子通讯麇集，使各麇集用户能并行发送量子信号。信号经长距离光纤传输至中心就业器节点后，完成解复用、干与与单光子探伤，从而提真金不怕火安全密钥。传统基于分立光学器件的多波长、多用户系统架构极为复杂，而集成光子时期为罢了系统袖珍化与高沉稳性提供了可行旅途。本使命中，谈判团队在中心就业器节点接收高品性因子氮化硅光学微腔频率梳行为种子光源阵列，通过自注入锁定神色在通讯波段产生线宽达赫兹量级的超低噪声相关暗脉冲频率梳，无需复杂的电子搁置系统或桌面级激光器。该频率梳的梳状谱线经下行光纤分发至各用户节点并完成解复用。用户端接收了20个寥寂的磷化铟光量子芯片，每个QKD芯片单片集成了激光器、调制器、衰减器、密钥编码与解码器件等一齐要道功能模块，罢了了晶圆级制造、高良率、低资本、高性能的QKD用户芯片处治决策。通过光频梳种子光对用户端腹地激光器进行注入锁定，其相位噪声被权贵扼制。随后，系统基于弱相关态完成量子态编码，编码后的信号经上行光纤发送至就业器端，最终罢了单光子干与与测量。完好意思的麇集架构如图1所示。

图2集成光量子芯片要道性能表征。a，就业器端氮化硅微腔光频梳种子激光光源芯片。b，暗脉冲光频梳光谱。c，光频梳各梳齿的频率噪声功率谱密度。d，全集成的磷化铟QKD用户发送端芯片。e，用户端腹地片上激光器的波长调谐范围。f，用户端片上调制器半波电压与调制深度。

图2系统展示了微腔光梳芯片与QKD发送芯片的要道性能。如图2a–c所示，自注入锁定在产生暗脉冲频率梳的同期权贵扼制相位噪声。该频梳使命于1550nm通讯波段，解放光谱程为30GHz；锁定后梳齿频率噪声功率谱密度的白噪声基线约为13Hz2Hz-1，对应短时线宽约40Hz，展现出优异的相关性，并可沉稳连气儿初始进步12小时。图2d给出了用户端磷化铟QKD发送芯片的结构瞎想及电学封装后的什物图。片上集因素布式布拉格反射器（DBR）激光器的调谐范围如图2e所示，在注入锁定条款下，其频率与相位可高度复制种子光，线宽达到十分水平。对20个用户芯片上的120个相位调制器（组成60个强度调制器）测试扫尾涌现，平均半波电压约5.8V，干与消光比进步33dB，其中117个器件性能闲居，良率达97.5%。值得强调的是，kaiyun sports该谈判还诠释了微腔光梳芯片与QKD发送芯片在晶圆级工艺下进展出高度一致性与高良率，标明该时期道路具备低资本范围化制造后劲，对构建大范围量子通讯麇集具运筹帷幄键道理。

图3多用户TF-QKD芯片麇集实验扫尾。a，b，c，长光纤信谈中的相位涨落。d，e，误码率情况。f，g，20个QKD芯片用户最终成码进展。

但看到她的脸，你八成会一拍大腿：原来是她啊！

倪震与几位老拍档聚会，同场的有两位与倪震是同龄人，其中倪震61岁，谷德昭60岁，陈辉虹62岁，谢昭仁才53岁，不过看起来，倪震竟然比谢昭仁还年轻。倪震当天出席聚会，打扮休闲，戴了黑框眼镜，还有鸭舌帽，状态太显年轻，整个人显得内敛沉稳，对着镜头展露浅浅微笑，重点是没有中年人的油腻感。61岁的倪震到了这个年纪依然帅气有型，比起从前更显得稳重了，对比之下，同场的古德昭、陈辉虹其实也不是特别显老，不过就是既定年龄的本色呈现，他们的头发都已经花白，并且染了颜色，一眼就能看出真实年纪。

谈判团队进一步搭建了多芯片协同的量子麇集，罢了多用户并行初始发送–不发送TF-QKD条约。通过引入双波长信谈相位跟踪决策，尽管参考光（图3a）与量子光（图3b）在长光纤链路中资历快速相位涨落，但由于二者共纤传输且源夸耀度相关的光频梳，不同波长之间的相对相位仅缓缓漂移（图3c），从而可通过监测参考光罢了对量子信号相位的灵验赔偿。团队系统评估了多波长共纤传输带来的线性串扰和非线性拉曼噪声，并通过优化滤波决策将噪声水平压低至接近探伤器暗计数。最终，系统在204公里和370公里上行链路条款下均罢了低误码率初始（图3d，e），并在370公里处突破无中继线性码率极限（PLOBbound），相对表面上界晋升最高达251.4%（图3f，g）。此外，在更长的下行链路条款下（等效于组成总长490公里的闭环光纤马赫–曾德尔干与仪），系统仍保合手沉稳相位跟踪并罢了安全成码，考证了决策在试验料子采齐集的可行性。

《当然》期刊四位匿名审稿东谈主一致以为：“该使命是量子芯片与量子麇集边界的紧要突破，所展示的量子芯片麇集具备权贵的大范围膨胀智力”（Scalabilityandparallelismclaimedinthemanuscriptwouldbeanimpressivetourdeforce…itisamilestonetoapplythis(microcomb)sourcetoTF-QKD…ThislevelofscalabilityandparallelismwithInPchipsisasignificantadvanceforchip-basedquantumcommunicationapplications…Thearticleisundoubtedlyofhighimpactforthequantumcommunicationcommunity…Theworkisoriginalandpresentsasignificantadvancementinthefieldofquantumcommunication…thispaperaveryhighleveltechnicalpaperthatbringsignificantadvancementinthefieldofquantumcommunication…Thescalabilityachievedforsuchachallengingexperimentarelikelytostronglyimpactboththephotonicintegrationandthequantumcommunicationscommunities…）。

本使命在外洋上初度罢了了基于QKD芯片的量子麇集，同期亦然自2004年QKD芯片认识建议以来，首个发表于《当然》或《科学》正刊的该边界谈判扫尾。畴昔，基于光量子芯片的量子密钥分发麇集有望在范围、通讯距离、系统功能与集成度等方面合手续晋升。通过进一步发展晶圆级先进异质异构集成时期，就业器端有望集成单光子探伤、频率调养及线性光学处理等多种功能模块，从而权贵增强麇集的举座连通性、可重构性与可膨胀性。此外，北京大学集成量子光学实验室（Q-chipLab）除在量子麇集宗旨开展谈判外，也永久悉力于光量子计较与量子模拟等相关边界。团队前期已发展出晶圆级大范围集成光量子芯片加工与操控时期[Science360，285(2018)]，并先后罢了了玻色取样专用光量子计较芯片[NaturePhysics15，925(2019)]、“博雅”图论型光量子计较芯片[NaturePhotonics17，573(2023)]、连气儿变量纠缠簇态[Nature639，329(2025)]和簇态通用量子计较芯片[NaturePhysics17，1137(2021);NatureCommunications15，2601(2024)]，以及拓扑物态量子模拟芯片[NaturePhotonics16，248(2022);NatureMaterials2，928(2024);NaturePhysics20，101(2024)]等遑急扫尾。在此基础上，团队将进一步股东基于光量子芯片的“博雅系列”量子计较与“未名系列”量子麇集的交融谈判，为畴昔集成化、实用化的量子信息时期体系奠定坚实基础。

北京大学物理学院国度博新博雅博士后郑赟、2022级博士谈判生王涵与、国度博新博雅博士后贾新宇、电子学院2024级博士谈判生黄佳辉、博士后袁慧宏（现为北京量子信息科学谈判院助理谈判员）为著述共同第一作家。郑赟、常林、王剑威为共同通讯作家。主要互助者还包括北京邮电大学特聘谈判员石泾波；埃因霍芬理工大学副西席焦雨清；北京大学物理学院西席龚旗煌、李焱，电子学院西席王兴军；浙江大学西席戴谈锌、时尧成；北京量子信息科学谈判院首席科学家袁之良；北京大学物理学院博士谈判生翟翀昊、刘金昌、茆峻、戴天祥（现为香港大学博士后）、傅兆瑢，本科生代君豪（现为宾夕法尼亚大学博士谈判生）；北京大学电子学院博士谈判生庄敏学，博士后张磊、张绪光。

本项谈判使命得到了国度当然科学基金、“量子通讯与量子计较机”国度科技紧要专项、北京市当然科学基金、中国博士后科学基金、国度博士后立异东谈主才支合手贪图，以及北京大学东谈主工微结构和介不雅物理寰球要点实验室、北京量子信息科学谈判院、山西大学极点光学协同立异中心、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谈判院、合肥国度实验室等的鼎力支合手。

论文承接

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10152-z

供稿：当代光学谈判所

审核：吕国伟开云sports