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中国科大实现全异构量子通信网络
迈向量子互联网开放互联新纪元
文章字数:827
  本报讯(全媒体记者 韩如意)近日,中国科学技术大学郭光灿院士团队韩正甫、陈巍教授与网络空间安全学院薛开平教授等合作,在构建异构量子通信网络领域取得重要突破。研究团队创新提出并实验验证了一种全异构量子网络架构及其核心技术,首次实现不同物理维度量子系统间的开放式互联,并支持多种量子任务的并行执行与自动化优化,为未来开放、多样化的量子互联网奠定了关键技术基础。该成果于12月12日发表于国际知名学术期刊《自然·通讯》。
  量子互联网被视为下一代信息技术的革命性方向,然而现有量子网络多面向特定任务设计,系统封闭、功能单一,限制了其向开放互联演进。为解决这一瓶颈,研究团队提出“软件定义+集中编排”的创新思路,设计了一种具备自适应能力的“编排核心”,可自动完成量子任务选择、通信协议适配与系统参数优化,显著提升了网络的灵活性与兼容性。
  该架构的异构性集中体现在三个层面:接入自由度异构(支持偏振、时间-相位、相位等不同调制系统)、用户设备异构(兼容多样化终端)以及协议与任务异构(允许多类量子任务并行运行)。基于此,团队成功构建并运行了一个包含五个节点的实验网络,其中四个源节点分别配备不同物理调制系统,一个节点负责检测与协调。
  实验中,网络高效实现了多协议切换、多自由度切换与多任务动态调配,完成了包括量子密钥分发、量子隐形传态等四种不同量子任务的验证。尤为突出的是,团队在国际上首次演示了包含多个恶意节点的量子拜占庭协定,展现了网络在复杂环境下的容错与共识能力,为产品溯源、分布式决策等高级应用提供了新路径。
  研究指出,开放、兼容与多功能是量子互联网走向规模化应用的关键。当前多数量子网络存在扩展成本高、设备依赖性强等问题,而全异构网络通过软件定义与智能编排,使得用户无需关注底层物理实现即可灵活调用量子服务,大幅提升了网络的覆盖能力、成本效益与安全性。
  这项工作不仅为“制备-测量”型量子网络的终极形态描绘了清晰蓝图,也为量子互联网从实验室走向广域互联提供了重要技术范例。

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