科技日报记者 沈唯
开栏的话 以经纬观大势，以创新赴新程。作为新一轮科技革命与产业变革的前沿领域，量子科技是夯实科技自立自强、培育新质生产力的重要赛道，关乎国家战略科技实力与未来产业发展格局。即日起，本报开设“量子科技经纬”专栏，聚焦量子领域前沿动态、产业演进与创新突破，以客观视角记录量子科技领域最新进程，以权威解读传递行业新知，让高端量子科技走出实验室、走进大众视野。
日前，我国科研团队成功构建远距离芯片化量子通信网络，在540公里光纤链路中完成安全密钥传输，相关研究成果在线发表于国际期刊《自然·光子学》。这项突破同时指向了当下量子通信走向规模化应用必须跨越的两道难关——实现远距离传输与构建量子通信网络。
量子信号的远距离传输有多困难？量子通信又为何要从“点对点”走向“网络化”？围绕量子通信技术两大核心攻关方向及规模化应用前景，记者采访了相关专家。
远距离传输难在哪儿
量子不可克隆定理是量子力学的基本原理之一。它指出，任何未知的量子态都无法被精确复制。正是基于这一原理，以量子密钥分发（QKD）为核心的量子通信，才能在用户间实现安全的密钥共享。结合“一次一密”加密法，量子通信可实现原理上的无条件安全保密。
然而，这种“绝对安全”也有“代价”。北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授尹璋琦解释，光信号会随着传输距离的增加快速减弱，而由于量子信号永远是一个单光子信号，不能被复制或放大，因此和经典通信相比，量子通信的远距离传输就困难得多。
“经典通信中‘测量—放大—转发’的中继方式无法直接应用于量子通信，于是科学家们基于量子纠缠、纠缠交换和量子存储等技术提出了量子中继，这是实现远距离量子通信的重要途径。”北京邮电大学电子工程学院副教授张一辰说。
我国学者对量子中继的发展作出了巨大贡献。尹璋琦介绍，中国科学院院士段路明等学者在2001年提出的“DLCZ量子中继方案”，是量子中继概念被提出后的第一个完整方案，让国内外科研人员看到了量子中继付诸实验的可行性。目前，这一方案已成为量子通信领域的行业标准。
“量子通信实现更远距离传输，需要从两方面协同推进。”张一辰提出，一方面，要持续优化QKD协议和系统设计，提高探测器性能、降低系统噪声并提升纠错效率，使实际系统不断逼近理论极限；另一方面，要继续发展量子中继等关键技术，从根本上突破QKD的距离限制。
近年来，我国科学家在这一领域不断取得突破。中国科学技术大学潘建伟团队于2026年初在国际上首次构建出可扩展量子中继的基本模块，实现了单原子节点间的远距离高保真纠缠分发，并在此基础上首次将器件无关量子密钥分发（DI-QKD）的传输距离突破百公里，极大推进了该技术的实用化进程。
如何织就量子通信网络
量子通信要走出实验室，迈向产业化应用，就不能永远停留在“一对一”的模式。张一辰告诉记者，量子通信最终的目标是要服务大量终端用户，不会仅仅是解决两个固定节点之间的通信问题。
因此，量子通信势必要从“点对点”模式转向“网络化”架构。不过，与经典互联网的定位不同，量子通信网络并不是让信息传得更广，而是在保障传输安全的前提下构建网络，让信息无法泄露。
张一辰介绍，从网络架构来看，量子通信网络可以分为骨干网、城域网和接入网三个层次。其中，骨干网主要负责城市或区域之间的长距离连接，这类场景以“点对点”通信为主；城域网和接入网则需要连接大量终端用户，点对点连接的比例相对较低，更多是一个节点服务多个用户的“点对多点”通信。
近年来，我国科研人员围绕量子通信网络建设已经开展了大量探索。在骨干网、城域网方面，潘建伟团队成功构建全球首个天地一体量子通信网络，将“墨子号”量子科学实验卫星与全长2000多公里的“京沪干线”光纤QKD网络相结合，实现了卫星链路与地面光纤链路的协同组网，为未来构建全球量子通信网络提供了重要验证。
在接入网方面，张一辰与中国电子科技集团有限公司第三十研究所研究员徐兵杰团队合作，提出新型连续变量QKD“点对多点”接入网协议，在保证安全性的同时，显著提高了网络资源利用效率。在此基础上，团队构建了覆盖30公里范围的连续变量QKD接入网络，完成了4用户、8用户和16用户的组网验证。
规模化应用还有多远
在张一辰看来，量子通信是目前量子信息技术产业化最成熟的方向。经过二十多年的发展，QKD技术已经从实验室研究逐步走向工程应用，在远距离传输和网络建设方面都取得了显著进展，已初步具备产业化应用条件。
“实现远距离传输的产业化意义不仅止步于量子通信。除了可以进一步扩展信息安全传输距离外，这项技术对量子计算和量子精密测量均有重要价值。”尹璋琦介绍，基于远距离量子通信可以实现分布式量子云计算，极大提升量子计算算力。利用全量子网络还可将远距离量子探测器连接起来，达到远超传统探测器的精度，进而打造等效口径超千公里的天文望远镜、构建更加安全的全球授时网络等。
与此同时，张一辰提出，如果要实现规模化应用，量子通信网络还要与现有经典通信网络深度融合。近年来，中国移动与华为联合提出了量子光传送网方案，将QKD系统与现有光传输网络相结合，实现经典通信业务与QKD业务的融合承载。张一辰认为，这是未来产业化的重要方向之一。
此外，进一步降低设备成本、缩小设备体积，发展更适合多用户场景的组网协议，以及攻克实用化量子中继技术等，都是实现量子通信规模化应用需要持续突破的关键问题。
“未来的发展重点不仅是构建传输距离更远的QKD系统，更重要的是与现有通信网络深度融合，不断降低系统成本，提升网络化和规模化部署能力，让QKD成为下一代信息基础设施的重要组成部分。”张一辰说。
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