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福州量子芯片突破引领全国

福州关注|北大团队发布“未名量子芯网”:福建量子信息产业迎来新契机

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”,于2026年2月正式亮相。该网络由北京大学王剑威、龚旗煌与常林团队历时六年攻关完成,支持20个用户在370公里距离内并行开展量子密钥分发,相关成果于北京时间2月12日发表于国际顶级期刊《自然》。这一突破为包括福州在内的国内重点城市构建高安全等级通信基础设施提供了全新技术路径。

从实验室走向规模化:集成化是量子通信落地的关键跃迁

传统量子通信系统依赖体块光学元件与离散光纤器件,设备体积庞大、调试复杂、成本高昂,难以支撑多用户并发接入。自2019年起,北大团队聚焦光量子芯片技术路线,致力于将量子密钥分发所需全部核心功能压缩至微米级芯片尺度。此举不仅显著缩小设备体积,更大幅提升系统稳定性与参数一致性,为量子通信在福建政务专网、海峡两岸数据通道等本地化场景中的部署扫清了工程障碍。

服务器端芯片:打造全网统一的“频率心脏”

首款核心芯片为部署于中心服务器的光学微腔光频梳光源芯片。它可输出多路超低噪声、高相干性的频率梳齿,为整个网络提供精准统一的“频率基准”。在多用户并行通信中,各终端激光器只需同步至该基准,即可实现稳定单光子干涉。实测显示,其噪声抑制水平已达商用光纤激光器标准,而体积仅为后者的千分之一。这意味着福州等地新建量子骨干节点无需为每个用户单独配置高精度锁频系统,大幅降低组网运维门槛。

福州量子芯片突破引领全国(图1)

用户端芯片:毫米级集成,百元级成本

第二款芯片面向终端用户,集成了激光器、高速调制器、密钥编解码单元等原本需占据半个光学平台的功能模块,尺寸仅数平方毫米,功耗极低,可直接嵌入现有通信设备插槽。芯片同时支持相位编码与偏振编码两种主流密钥生成方式,成码速率满足城市间量子保密通信需求。尤为关键的是,其晶圆级制备良率达80%以上,批次性能波动控制在±3%以内,已具备低成本量产条件——单片成本在千片晶圆批量下可压降至百元人民币量级,远低于当前数万元起步的整机终端价格。

370公里直连+3700公里无中继跳转:福建可直接受益的组网能力

依托上述两款芯片,“未名量子芯网”演示系统实现了20用户并行接入,任意两点间最远直连距离达370公里,覆盖福州至南昌、合肥等周边省会城市的光纤链路长度;更通过芯片级多节点跳转,达成总延伸距离3700公里的无中继量子信号传输。该能力意味着未来福建参与国家量子骨干网建设时,可在不依赖可信中继的前提下,实现跨区域高安全性数据交互,有力支撑数字福建战略下的金融、能源、电子政务等关键领域升级。

光频梳+双场协议:攻克纳米级相位锁定难题

双场量子密钥分发协议虽具长距与测量设备无关安全优势,但对远程激光器相位相干性要求极高。北大团队创新采用光频梳芯片为每对通信方分配专属相干参考频率,使相位锁定精度优于0.1弧度,完全满足千公里级光纤干涉需求。此前,此类指标仅见于少数国际顶尖实验室的分立器件平台;而在集成芯片上实现,尚属全球首次。

福州量子芯片突破引领全国(图2)

兼容CMOS产线:福建集成电路产业迎来协同机遇

团队选用绝缘体上硅(SOI)材料平台完成芯片流片,核心工艺与成熟CMOS代工产线完全兼容。这意味着我国现有集成电路制造能力可直接支撑量子通信芯片量产,无需新建超高精度专用产线。对正加快布局第三代半导体与光电集成的福州高新区、厦门半导体基地而言,该项目为本地产业链向量子信息高端环节延伸提供了现实接口。

迈向通算一体:量子通信与计算融合研究已在京启动

项目负责人王剑威教授指出,这是国际量子信息领域20余年来首次在光量子芯片平台上实现大规模密钥分发组网。《自然》审稿人评价其“在网络可扩展性方面取得实质性突破”。目前,团队已启动量子通信芯片与光量子计算芯片融合研究,目标是在单芯片上同步实现密钥分发与特定量子算法执行,构建感知—传输—计算一体化的量子信息处理节点,为未来福建建设区域性量子信息枢纽奠定底层硬件基础。

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摘要:北大团队发布全球首个集成光量子芯片量子密钥分发网络“未名量子芯网”,支持20用户370公里直连,关键技术适配福州等城市量子通信部署需求。 SEO关键词:量子通信芯片,福州量子科技,福建数字安全,光量子集成,未名量子芯网 SEO描述:聚焦福州量子科技发展需求,解读北大“未名量子芯网”如何以光量子集成芯片推动福建数字安全升级与量子通信低成本落地。

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