中国科大团队构建异构量子通信网络取得新突破

中国科大团队构建异构量子通信网络取得新突破

中国科学技术大学郭光灿院士团队的韩正甫、陈巍教授，联合校内薛开平教授，近期在构建异构量子通信网络方面取得重要进展。团队创新性地提出并验证了一种全新的全异构量子网络架构，以及其关键支撑技术。该架构支持不同物理维度的量子系统之间的开放式互联，同时具备多种量子任务的并行执行与自动优化能力，为构建开放、多样化的量子互联网奠定了坚实基础。

这一研究成果于2025年12月12日发表在国际权威学术期刊《自然・通讯》。

量子互联网被视为下一代信息技术的核心变革之一。然而，现阶段大多数量子网络通常为特定任务设计专用系统，这种封闭性制约了其未来的开放性与多样性。

为克服这一瓶颈，研究团队提出了一种异构量子通信网络架构，并结合软件定义网络（SDN）技术，设计了一种核心控制模块，用于实现量子任务的自动化调度、通信协议的适配以及系统参数的优化。

该架构在异构性方面主要体现在三个层面：接入自由度异构、用户终端异构、以及协议与任务类型异构。基于这一设计，团队搭建并运行了一个由五个节点构成的异构量子网络，其中包括一个检测节点和四个分别采用偏振、时间-相位、相位等不同调制方式的源节点。

在该网络中，研究团队成功实现了多协议切换、多自由度切换与多任务切换，并完成了四项不同类型的量子任务验证。值得关注的是，实验中还首次展示了在量子拜占庭协定中包含多个恶意节点的场景，这为实现产品溯源等高安全等级应用提供了可能，标志着量子网络在容错共识能力上的显著提升。

该研究表明，开放性、兼容性与多功能性是未来量子互联网实现大规模应用的必要条件。当前多数量子网络在设备兼容性、功能扩展性和部署成本等方面存在明显限制。而本研究提出的全异构网络方案，借助软件定义与集中编排机制，使用户无需了解底层技术细节即可灵活调用网络资源，从而提升了系统的灵活性、覆盖范围及经济性，并增强了安全性。

这项成果不仅为制备-测量类量子网络描绘了清晰的发展路径，也为量子互联网从实验室研究迈向大规模互联应用提供了关键范例。