我国科研团队突破量子网络规模化部署难题，实现百用户级 MDI 量子网络验证

IT之家 8 月 11 日消息，中国科学技术大学郭光灿院士、韩正甫教授团队与中国科学院西安光学精密机械研究所张文富团队提出并实验验证了一种基于微腔光孤子的集成化测量设备无关（MDI）量子密钥分发网络方案，为高安全量子网络的大规模部署提供了新的技术路径。韩正甫教授介绍称，该研究解决了量子网络规模扩展中的关键问题，即如何让大量用户同时获得高度一致的光子密钥，从而支持更大规模的量子保密通信网络。测量设备无关（MDI）量子网络是一种面向高安全通信的量子密钥分发架构。该方案仅要求发送端设备可信，而不需要对接收端以及量子测量设备提出安全假设，即使测量环节遭受攻击，也不会影响通信安全。研究团队表示，MDI 量子网络长期面临的核心挑战是如何制备大量高度不可区分的全同光源。由于网络用户数量增加时，所需光源数量会呈平方级增长，异地独立制备大规模全同光源的难度较高，限制了该技术的规模化应用。针对这一问题，研究团队提出利用“片上光梳”技术，在芯片上批量制备全同双光子源。团队进一步攻克了独立微腔光孤子芯片异地锁定、光纤信道远距离高保真度干涉以及量子态高带宽高信噪比调制解调等关键技术。实验结果显示，研究团队验证了百用户级全连接 MDI 量子网络的可行性，并在 200 公里光纤链路中实现了基于集成芯片的 2.5 GHz 工作频率 MDI 量子密钥分发系统。中国科大表示，该成果建立在团队近年来围绕集成光频梳和高性能量子密钥分发技术的持续研究基础上。2020 年，团队提出并验证了利用集成光频梳实现大规模量子密钥分发的技术方案；2025 年，团队联合西安光机所突破光频梳芯片独立锁定技术，并完成无参考光条件下百用户级双光子干涉实验。2026 年，团队进一步开发高性能集成量子密钥分发芯片，将工作频率提升至 5 GHz，并将高安全码率传输距离扩展至 150 公里。在此次研究中，团队发展了片上光频梳源长期自动锁定技术和远程偏振编码双光子干涉技术。其中，无边带注入重频锁定方法使集成光孤子芯片重频锁定带宽提升一个数量级，增强了光孤子的长期稳定性；单光子偏振补偿技术则实现了偏振编码双光子在远距离传输中的高可见度干涉。研究团队表示，该成果有助于推动量子网络从传统点对点连接向百用户乃至更大规模全连接网络发展，为未来无需信任网络节点的高安全量子通信系统建设提供技术基础。相关成果已于 8 月 3 日发表在《自然 · 通讯》上。IT之家附论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-75658-6