铌酸锂，氮化硅联手把磷化铟废了………

近日，中国科学技术大学潘建伟、徐飞虎课题组联合合肥国家实验室、中山大学、上海交通大学等科研单位，在芯片化远距离量子通信领域取得颠覆性突破。团队基于氮化硅与薄膜铌酸锂混合集成光子芯片，成功实现双场量子密钥分发（TF-QKD）协议的芯片化落地，完成540公里无中继光纤量子密钥安全传输，大幅刷新全球芯片化量子通信最远传输纪录。相关研究成果已于2026年6月19日在线发表于国际顶级期刊《Nature Photonics（自然·光子学）》。

量子密钥分发（QKD）是构建绝对安全量子保密通信网络的核心技术，能够从物理层面杜绝信息窃听与破解风险。其中，双场量子密钥分发协议突破了传统量子通信成码率随传输距离线性衰减的瓶颈，是实现城际远距离量子通信的核心技术方案。但长期以来，传统双场QKD系统高度依赖大量分立光学器件、精密温控设备，存在设备体积庞大、调试复杂、成本高昂、难以规模化组网等痛点，严重制约了量子通信技术的商用落地与普及推广。

针对行业技术瓶颈，科研团队创新采用氮化硅+薄膜铌酸锂混合集成光子芯片架构，融合两种材料体系的核心优势，攻克了远距离芯片化量子通信的系列核心难题。其中，氮化硅芯片可制备超窄线宽片上激光器，实现100Hz超高光源相干性，精准解决远距离量子干涉所需的频率同步核心难题；薄膜铌酸锂芯片集成高速高消光比调制单元，可实现25GHz高速信号调制，精准调控单光子相位与光强，适配高速量子脉冲传输需求。

该创新方案将传统桌面级、机柜级的复杂分立光路系统，高度集成压缩至毫米级芯片，设备体积大幅缩减，同时摆脱了复杂外置温控设备的依赖，系统稳定性与环境抗干扰能力显著提升。实测数据显示，在540公里超低损耗光纤链路、总损耗91.5dB的严苛条件下，系统可稳定输出安全密钥，成码率达2.93bps，密钥效率突破传统无中继量子通信理论上限（PLOB bound），性能达到理论极限的9倍，彻底验证了芯片化量子通信方案的远距离工程实用价值。

用户集成芯片化量子密钥分发网络系统图

除单点远距离传输突破外，团队还搭建了可扩展的芯片化量子脊叶（Spine-Leaf）互联网络，成功实现四用户全互联量子通信组网，任意用户均可通过中心节点独立建立量子安全密钥链路。实验与仿真验证表明，该芯片化网络可稳定支撑40km城域、403km城际多链路通信，在50公里城域光纤场景下，可同时承载50路以上高清量子加密视频通话，具备大规模城市组网的落地能力。

此次成果是我国量子通信“小型化、远距离、可组网”发展的里程碑式突破，一举解决了长期以来远距离量子通信与设备微型化、低成本化无法兼顾的行业痛点。相较于传统分立设备方案，混合集成光子芯片体系大幅降低了量子通信设备的生产成本、部署难度与运维门槛，同时验证了我国自主可控的光子集成材料与工艺路线的可靠性。

业内专家表示，该技术突破为新一代轻量化、规模化量子互联网搭建了坚实的硬件基础，可广泛适配政务、金融、能源、通信等关键领域的保密传输需求，既能完善我国现有城际量子骨干网络的轻量化接入体系，也为未来全民化、规模化量子加密网络的商用普及扫清了关键技术障碍，持续巩固我国在远距离量子通信、集成光子量子器件领域的国际领先地位