中國科大團隊率先實現(xiàn)異構量子通信網(wǎng)絡，打破單一系統(tǒng)限制

1 月 6 日消息，中國科學技術大學郭光燦院士團隊的韓正甫、陳巍教授等與學校薛開平教授等合作，在構建異構量子網(wǎng)絡方面取得進展，創(chuàng)新性地提出并實驗演示了一種全異構量子網(wǎng)絡架構及其關鍵支撐技術，并基于該架構實現(xiàn)不同物理維度的量子系統(tǒng)之間的開放式互聯(lián)網(wǎng)絡，同時能支持多種不同量子任務并行與自動優(yōu)化，為邁向開放、多樣化的量子互聯(lián)網(wǎng)藍圖奠定關鍵技術基礎。

該成果于 2025 年 12 月 12 日發(fā)表于國際學術期刊《自然・通訊》。

量子互聯(lián)網(wǎng)被譽為下一代信息技術的革命。然而，當前量子網(wǎng)絡通常為特定任務設計專用系統(tǒng)，這限制了未來量子互聯(lián)網(wǎng)的開放性和多樣性。

為解決這一關鍵瓶頸，研究團隊提出異構量子通信網(wǎng)絡架構，在引入軟件定義網(wǎng)絡技術的基礎上，設計了一種“編排核心”用于實現(xiàn)自動化的量子任務選擇、通信協(xié)議適配與系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化。

該網(wǎng)絡架構聚焦的異構性主要體現(xiàn)在三個方面：接入自由度異構、用戶設備異構、協(xié)議與任務異構�；�于上述設計，團隊構建并運行了一個五節(jié)點異構量子網(wǎng)絡，其中包含一個檢測節(jié)點和四個分別配備偏振、時間-相位、相位等不同調(diào)制系統(tǒng)的源節(jié)點。

在該網(wǎng)絡上，團隊成功演示了多協(xié)議切換、多自由度切換與多任務切換，并完成包括四種不同量子任務的驗證。值得一提的是，實驗在國際上演示了包含多個惡意節(jié)點的量子拜占庭協(xié)定，有望實現(xiàn)產(chǎn)品溯源等高級應用，標志著量子網(wǎng)絡容錯共識能力的重要提升。

該項工作指出，開放、兼容與多功能是未來量子互聯(lián)網(wǎng)走向大規(guī)模實用化的必然要求。當前大多數(shù)網(wǎng)絡存在設備受限、功能單一、擴展成本高等局限。本研究提出的全異構網(wǎng)絡方案，通過軟件定義和集中編排，使得用戶無需了解底層實現(xiàn)細節(jié)即可靈活使用網(wǎng)絡服務，極大地增強了網(wǎng)絡的靈活性、覆蓋能力和成本效益，同時提升了安全性。

這項工作不僅為制備-測量量子網(wǎng)絡的終極形態(tài)描繪了清晰藍圖，其技術路徑也為量子互聯(lián)網(wǎng)從實驗室走向廣泛互聯(lián)提供了關鍵范例。