攻克难题！量子网络规模化部署有了新路径

国际学术期刊《自然·通讯》近日发表了中国科学技术大学郭光灿院士、韩正甫教授团队与西安光机所张文富团队合作的最新研究成果。团队提出并实现了一种基于微腔光孤子的大规模集成化测量设备无关（MDI）量子密钥分发网络方案，为高安全性量子网络的大规模实用化部署提供了新技术路径。

图为基于微腔光梳的测量设备无关全连接量子网络。

“我们这项技术解决了如何让成百上千用户同时在一张‘不可窃听’的量子保密网络中，拿到分毫不差的光子‘密钥’这个根本性难题。”韩正甫教授介绍。

测量设备无关（MDI）量子网络的安全性设计近乎“苛刻”，它只要求发送信息的设备可信，对所有接收测量设备不做任何安全要求，也就是测量环节即使被窃听者做了手脚，信息依然安全。实现这项技术的核心难题是光源。MDI网络要求大量用户拿到的光子完全相同，好比要求天南海北的工厂造出一模一样的“光钥匙”。问题是，随着用户数的增长，所需光源数量呈平方级增长。异地独立制备大规模全同光源难度极大，MDI网络的规模化因此停滞多年。

研究团队换了一个解题思路，提出用“片上光梳”在芯片上批量制备全同双光子源，接连攻克了异地独立锁定、光纤信道远程高保真度干涉、量子态高带宽下的高信噪比调制解调等难题，验证了百用户级全连接MDI量子网络的可行性，为实现下一代高安全、高性能量子网络的大规模部署奠定了技术基础。

“它的产业价值在于，让量子安全网络从过去几个用户之间的‘点对点’，真正迈向了千百用户级的‘全连接组网’，可以说是规模化建设的关键一跃。不过，从实验室验证到大规模部署，中间还要扎扎实实地翻过几座山，目前团队正集中精力，一个难题一个难题地去解决。”韩正甫教授坦言。

他强调，在信息安全成为国家命脉的今天，我们不能把网络安全的根基，建立在信任某一家设备商或某一个进口部件上。“我们的方案实现了‘测量设备无关’，即便敌方掌控了网络中心的全部测量设备，也窃取不了任何信息。只有这样基于物理原理、可自主掌控的安全架构，才能真正为金融、政务、国防等关键领域筑起一道真正放心的防线。这就是中国必须发展自主量子网络的原因。”

本研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部、中国科学院、安徽省和江苏省的资助。中国科大副研究员王纺翔、博士生郑晟腾、博士后张国威和西安光学精密机械研究所博士后黄龙为本文共同第一作者。

图片来源：科技日报

来源：科技日报

编辑：柯欣

审核：王汝霖

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