半导体光量子通信芯片突破保密通信技术瓶颈，单光子调控实现绝对安全信息传输

传统通信技术依赖数学加密算法，随着量子计算能力提升，现有加密体系面临被破解风险，而量子通信基于 “量子不可克隆原理” 与 “测量扰动效应”，可实现绝对安全的信息传输。近期，基于半导体材料的光量子通信芯片，通过 “单光子发射与操控” 技术突破，解决了量子通信 “集成度低、稳定性差、传输距离短” 的痛点，成为构建广域量子保密通信网络的核心器件，推动信息安全领域向 “量子化” 转型。

技术层面，中国科学技术大学与华为联合研发的硅基光量子通信芯片，在单光子源与量子调控上实现关键突破：核心部件采用 “量子点单光子发射器”，通过在硅基衬底上生长铟砷（InAs）量子点（尺寸 5-10nm），在低温（4K）环境下可稳定发射单光子，单光子纯度达 99.5%（即单次发射仅 1 个光子的概率），较传统量子点光源提升 30%；为实现室温工作，芯片创新集成 “微环共振腔 + 电致冷却模块”，微环共振腔通过增强光场与量子点的相互作用，使单光子发射率提升 10 倍，电致冷却模块可将量子点区域温度精准控制在 10K，确保室温环境下芯片稳定工作。量子调控环节采用 “硅基光子 waveguide（波导）+ 电光调制器”，波导可实现单光子信号的低损耗传输（损耗率 0.1dB/cm），电光调制器通过施加电压调控光子偏振态，实现 “0” 与 “1” 的量子态编码，调制速率达 1GHz，较传统光纤量子通信提升 100 倍。同时，芯片采用 CMOS 兼容工艺，可与传统硅基电子电路集成，单芯片集成 16 个量子点光源与 32 个调制器，集成度较国际同类产品提升 4 倍。

应用场景中，中国电信在 “京沪干线” 量子保密通信骨干网中引入该芯片后，通信安全性与传输效率显著提升。过去，传统光纤量子通信依赖分立光学器件，单链路传输距离仅 100 公里，需频繁部署量子中继器，且易受环境干扰导致量子态失真；如今，基于硅基光量子芯片的通信终端，单链路传输距离延伸至 500 公里，量子态失真率降低至 0.01%，无需中继器即可实现跨城市量子保密通信。在金融领域，某国有银行通过该芯片构建 “银行间量子保密通信网络”，用于传输客户账户信息与交易数据，即使遭遇量子计算攻击，也无法破解量子加密信息，网络运行 1 年来未发生任何信息泄露事件，客户资金安全保障等级提升至新高度。

随着半导体光量子芯片向 “室温化、多量子比特集成” 发展，未来将实现 “量子通信 - 量子计算” 一体化集成，为政务、军事、金融等领域提供绝对安全的信息传输解决方案，推动构建 “天地一体化” 量子保密通信网络。

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