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本报北京2月24日电（记者晋浩天）量子密钥分发为通信安全提供了有效解决方案，我国科学家通过芯片化集成，让这项技术所需硬件更小型、更易应用。北京大学王剑威教授、龚旗煌院士与常林研究员团队，成功研制出全球首个基于集成光量子芯片的大规模量子通信网络，取名为“未名量子芯网”。这一网络，能让20个芯片用户并行通信，组网能力可达3700公里，在芯片用户规模与组网能力上均达国际领先水平。相关成果日前发表于国际学术期刊《自然》。
“过去，实现量子通信的设备通常较为庞大和复杂，成本也比较高昂。这次，我们把这些关键器件集成到了小小的芯片上。”王剑威介绍，团队研发出了两款核心芯片——一款是网络中心的“光源芯片”，能为整个网络提供一个统一的节拍，确保所有用户通信的精确同步；另一款是用户手上的“通信芯片”，它单片集成了激光器、调制器、衰减器等全部关键功能模块，相当于把过去一整套体积庞大的发送设备，集成到了一个指甲盖大小的芯片上。
“更让人惊喜的是，这是国际上20余年来首次展示基于光量子芯片的量子密钥分发网络。实验表明，这两款核心芯片在制造时展现出了很高的一致性和良品率。这意味着，它们未来可以进行低成本、大规模的批量生产，也为构建更长距离、更多用户的量子密钥分发网络奠定了技术基础。随着小型化量子通信芯片进一步发展，未来它们有望广泛部署在通信网络节点和安全基础设施中，为各类终端提供安全保障。”王剑威说。
《自然》期刊4位匿名审稿人一致认为：“这是量子芯片和量子网络领域的重大突破，所展示的量子芯片网络具备显著的大规模扩展能力，无疑将对未来的量子通信产生深远影响。”
“这是集成光量子技术推动量子通信发展的范例。”龚旗煌认为，这项成果为构建大规模量子通信芯片网络提供了可行方案，对促进量子通信系统的小型化、实用化与规模化发展具有重要意义。
新知解码
什么是量子密钥分发
假设你要给同事发加密文件，常用办法是压缩打包、设个密码，然后发过去。可你有没有想过——密码本身怎么安全地传过去？
量子密钥分发解决的就是这个问题。它不传文件，只传密码——而且是一种“看一眼就自毁”的密码。
这是如何做到的？它把密码编在一串光子里发出去。光子的特性是：只要被“偷看”，状态就会改变。这就像在黑板上写一串数字，有人偷偷进来看了一眼——他离开时，黑板已经被擦得干干净净。你同事进来只看到一块空黑板，你们一对就知道：“有人来过！”
因此，量子密钥分发的精髓是：不再赌攻击者的算力不够强，而是赌物理定律不会撒谎。偷看必留痕。
有了它，远隔千里的人也能确信：手里的密码只属于彼此，从没被任何人“看过”。
（本报记者晋浩天采访整理）
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