量子密鑰分發為通信安全提供了有效解決方案，我國科學家通過芯片化集成，讓這項技術所需硬件更小型、更易應用。北京大學王劍威教授、龔旗煌院士與常林研究員團隊，成功研制出全球首個基於集成光量子芯片的大規模量子通信網絡，取名為“未名量子芯網”。這一網絡，能讓20個芯片用戶並行通信，組網能力可達3700公裡，在芯片用戶規模與組網能力上均達國際領先水平。相關成果日前發表於國際學術期刊《自然》。

“過去，實現量子通信的設備通常較為龐大和復雜，成本也比較高昂。這次，我們把這些關鍵器件集成到了小小的芯片上。”王劍威介紹，團隊研發出了兩款核心芯片——一款是網絡中心的“光源芯片”，能為整個網絡提供一個統一的節拍，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、調制器、衰減器等全部關鍵功能模塊，相當於把過去一整套體積龐大的發送設備，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余年來首次展示基於光量子芯片的量子密鑰分發網絡。實驗表明，這兩款核心芯片在制造時展現出了很高的一致性和良品率。這意味著，它們未來可以進行低成本、大規模的批量生產，也為構建更長距離、更多用戶的量子密鑰分發網絡奠定了技術基礎。隨著小型化量子通信芯片進一步發展，未來它們有望廣泛部署在通信網絡節點和安全基礎設施中，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為：“這是量子芯片和量子網絡領域的重大突破，所展示的量子芯片網絡具備顯著的大規模擴展能力，無疑將對未來的量子通信產生深遠影響。”

“這是集成光量子技術推動量子通信發展的范例。”龔旗煌認為，這項成果為構建大規模量子通信芯片網絡提供了可行方案，對促進量子通信系統的小型化、實用化與規模化發展具有重要意義。

新知解碼

什麼是量子密鑰分發

假設你要給同事發加密文件，常用辦法是壓縮打包、設個密碼，然后發過去。可你有沒有想過——密碼本身怎麼安全地傳過去？

量子密鑰分發解決的就是這個問題。它不傳文件，隻傳密碼——而且是一種“看一眼就自毀”的密碼。

這是如何做到的？它把密碼編在一串光子裡發出去。光子的特性是：只要被“偷看”，狀態就會改變。這就像在黑板上寫一串數字，有人偷偷進來看了一眼——他離開時，黑板已經被擦得干干淨淨。你同事進來隻看到一塊空黑板，你們一對就知道：“有人來過！”

因此，量子密鑰分發的精髓是：不再賭攻擊者的算力不夠強，而是賭物理定律不會撒謊。偷看必留痕。

有了它，遠隔千裡的人也能確信：手裡的密碼隻屬於彼此，從沒被任何人“看過”。

（記者晉浩天）