量子密钥分发承诺提供无法被秘密窃读的通信，但用它构建网络一直需要做出取舍。大多数方案通过一个枢纽中心路由密钥，用户必须信任该中心。更宏大的架构是全连接网络，每位用户与其他每位用户直接相连，但其复杂度增长太快，迄今只建成了微小的概念验证版本。由中国科学技术大学（USTC）领导的研究团队如今报告了一个可扩展到200公里光纤上200位用户的全连接网络，仅用单一类型的激光芯片就绕过了此前设计所遇到的瓶颈。该成果于2026年8月3日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。
推动该项目的那一安全问题，凡是用过VPN的人都很熟悉：运营基础设施的人原则上可以看到经过其设备的内容。在量子密钥分发（QKD）中，双方交换单个光子，依靠物理定律而非计算难度来保证第三方无法在不被发现的情况下截获密钥。但当网络运营方通过自己的设备路由这些光子时，运营方的可信度就成为了安全模型的一部分。
测量设备无关量子密钥分发（MDI-QKD）消除了这一假设。双方用户都向一个中心站发送光子，中心站执行贝尔态测量并公布结果。由于中心站只测量光子并公开报告结果，即使它完全恶意也无法获知密钥。难点在于规模：在有N位用户的网络中，全连接MDI配置名义上需要对数量随N的平方增长的激光对进行精确的频率锁定。此前的演示止步于三个节点。
中国科大团队的解决方案是孤子微梳，一种芯片级器件，可由单台激光器产生数百个等间距的光学频率，即梳齿。每位用户只需要一台种子激光器，且每台种子激光器都在同一波长上工作，并本地锁定到铷原子跃迁。这消除了在整个网络中同步大量不同波长的需要。硅光子发射芯片随后将梳齿切割成单光子脉冲，并以偏振态编码。光子沿链路的每一侧最多传输100公里，在不可信的中心站汇合，并在那里通过Hong-Ou-Mandel测量发生干涉，这种双光子干涉效应正是MDI-QKD的核心。
结果表明该方法可以规模化。研究团队验证了横跨该梳的80对通道的干涉，平均可见度为48.5%，接近该方案50%的理论上限。在200公里标准光纤上，每条用户到用户的连接平均维持约每秒62比特的密钥速率，每16.7分钟提取一次新密钥。作者指出，通过将约200个频率通道与时分复用相结合，该架构可以支持数千位用户。与早先的全连接量子网络相比，用户数量高出一个数量级，密钥速率高出三个数量级。
每秒62比特的密钥速率并不是数据通道，而是一种密钥刷新机制；该演示是在实验室中利用盘绕成圈的光纤并辅以主动偏振补偿完成的。通道数量目前受限于用于解复用梳的阵列波导光栅的通带，而且该网络是为城域和城际距离设计的，并非跨洲距离。团队还强调，这是对该架构的一次可行性演示，而非已投入部署的服务。
这一成果之所以不只是刷新纪录，在于其方向。作者认为，同样的架构可以改造为量子中继网络，将梳齿用作泵浦以产生纠缠光子对，并由不可信的中间节点执行纠缠交换。如果这条路走得通，全连接拓扑就能从理论论文走向实际的基础设施问题，即当城市之间交换量子密钥时，究竟哪些环节需要被信任。
来源： Wang, F.-X., Zheng, S.-T., Huang, L., Zhang, G.-W. 等. “Microcomb-driven large-scale fully connected quantum network.” Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75658-6. 预印本：arXiv:2512.17318.
婷 翻译