我院郭光灿院士团队韩正甫教授与合作者实现基于片上光梳的大规模测量设备无关量子网络　 [2026-08-04]

近日，我院郭光灿院士团队韩正甫教授等与合作者提出并实验验证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。相关成果于8月3日发表在《自然·通讯》上。

图1基于微腔光梳的测量设备无关全连接量子网络

测量设备无关量子网络仅要求发射端设备可信，对接收端及所有的量子测量设备均不做安全性假设，可以抵御针对测量环节的各种侧信道攻击，具有更高的现实安全性。制备高不可区分性的全同光源是MDI网络的核心和基础，但异地独立制备大规模全同光源的技术难度极大，且MDI网络对全同光源的需求与用户规模的平方成正比，因而长期阻碍了MDI网络的规模化和实用化进程。研究团队提出了基于片上光梳实现大规模全同双光子源制备的思路，并突破了独立微腔光孤子芯片的异地独立锁定、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。

中国科大郭光灿、韩正甫团队20世纪90年代起，即在量子密码领域开展研究，近年来聚焦高性能量子密钥分发，在集成化方向开展技术攻关。2020年，团队提出并验证了使用集成光频梳实现大规模量子密钥分发的技术可行性【Laser & Photonics Reviews 14, 1900190 (2020)】；2025年，该团队联合西安光机所攻克了光频梳芯片的独立锁定技术，并实验演示了无参考光的百用户级双光子干涉【Science Advances 11, eadq8982 (2025)】；2026年，团队开发了高性能集成量子密钥分发芯片，工作频率首次达到5 GHz，将高安全码率（Mbps）的传输距离延伸至150公里【Laser & Photonics Reviews 20, e03250 (2026)】。

在上述研究基础上，研究团队进一步发展了片上光频梳源的长期自动锁定技术和远程偏振编码双光子干涉技术。提出无边带注入的重频锁定方法，将集成光孤子芯片的重频锁定带宽提升了一个数量级，确保了光孤子的长期稳定维持；发展单光子偏振补偿技术，首次实现了偏振编码的远距离高可见度双光子干涉。最终，团队在200公里光纤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，验证了百用户通道规模全连接MDI量子网络的技术可行性。该工作为实现无需信任网络节点的大规模高安全量子网络提供了关键技术基础。

本研究得到了科技部、国家自然科学基金委员会、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；共同通讯作者为中国科大陈巍研究员、西安光学精密机械研究所张文富研究员和陕西科技大学王伟强教授。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-75658-6

（量子网络安徽省重点实验室、物理学院、中国科学院量子信息和量子科技创新研究院、科研部）