研究人员展示了英国首个超安全量子网络长距离通信

该团队来自布里斯托大学和剑桥大学，创建了一个利用标准光纤基础设施的网络，但依赖于多种量子现象来实现超安全的数据传输。

该网络使用了两种量子密钥分发 (QKD) 方案：嵌入光子内部的“无法破解”的加密密钥；以及分布式纠缠：一种使量子粒子内在链接的现象。

研究人员通过一个实时的量子安全视频会议链接、加密医疗数据的传输以及对分布式数据中心的安全远程访问展示了该网络的能力。数据成功地在布里斯托和剑桥之间传输——光纤距离超过410公里。

这是第一次成功展示一个涵盖不同量子安全技术（，如纠缠分发）的长距离网络。研究人员在旧金山的2025年光纤通信大会（OFC）上展示了他们的成果。

与经典电信解决方案相比，量子通信提供了无与伦比的安全优势。这些技术对未来的网络攻击免疫，即使是量子计算机，量子计算机一旦完全开发，就有可能突破目前使用的最强加密方法。

在过去的几年中，研究人员一直在努力构建和使用量子通信网络。中国最近建立了一个覆盖4600公里的大型网络，通过光纤和卫星连接五个城市。在马德里，研究人员创建了一个较小的网络，设有九个连接点，使用不同类型的QKD安全共享信息。

2019年，剑桥大学和东芝的研究人员展示了一个在记录密钥速率下操作的城市规模量子网络，每秒数百万个密钥位。而在2020年，布里斯托的研究人员建立了一个可以在多个用户之间共享纠缠的网络。新加坡、意大利和美国也展示了类似的量子网络试验。

尽管取得了这些进展，但直到现在，没有人建立一个可以同时处理两种类型的QKD、纠缠分发和常规数据传输的大型长距离网络。

该实验展示了量子网络同时容纳不同量子安全方法与经典通信基础设施的潜力。实验是在过去十年由同一团队建立的英国量子网络 (UKQN) 上进行的，该项目得到了工程与物理科学研究委员会 (EPSRC) 的资助，并作为量子通信中心项目的一部分。

“这是为我们的社区和社会构建量子安全未来的重要一步，”合著者、布里斯托大学智能互联网实验室高性能网络研究组的未来光网络讲师王瑞博士说。“更重要的是，它为大规模量子互联网奠定了基础——通过全球范围内的纠缠和瞬时传输连接量子节点和设备。”

“这标志着设计和构建英国量子网络超过十年工作的顶峰，”合著者、剑桥大学工程系的Adrian Wonfor说。“它不仅展示了多种量子通信技术的使用，还展示了实现我们之间无缝端到端加密所需的安全密钥管理系统。”

“这是在国家层面上为我们日常生活所依赖的通信提供量子安全的重要一步。”合著者、剑桥大学的理查德·潘提教授表示，他还负责量子通信中心的量子网络工作包。“如果没有剑桥和布里斯托两队的紧密合作、东芝、BT、Adtran和思科等工业合作伙伴的支持以及UKRI的资助，这一切都不可能实现。”

“这是一个卓越的成就，突显了英国在量子网络技术方面的世界级优势。”基于赫瑞瓦特大学的IQN中心主任杰拉德·布勒说。“这一令人兴奋的展示正是综合量子网络中心在未来几年将支持的工作类型，开发建立一个弹性的、未来保障的国家量子通信基础设施所需的技术、协议和标准。”

当前的UKQN覆盖布里斯托和剑桥周围的两个城市量子网络，通过四条跨越410公里的长距离光纤连接的“主干”相连，并设有三个中继节点。

该网络在EPSRC国家黑暗光纤设施上使用单模光纤（为研究目的提供专用光纤），和低损耗光学开关，允许经典和量子信号流量的网络重新配置。

团队将通过新获得资金的EPSRC项目“综合量子网络中心”进一步推动这项工作，其愿景是建立各种距离规模的量子网络，从量子处理器的本地网络到国家级纠缠网络，以实现量子安全通信、分布式计算和传感，直至通过低地轨道卫星实现的洲际网络。