近日，中国科大郭光灿院士团队韩正甫、陈巍教授等与中国科大网络空间安全学院薛开平教授等合作在构建异构量子网络方面取得进展，创新性地提出并实验演示了一种全异构量子网络架构及其关键支撑技术，并基于该架构实现不同物理维度的量子系统之间的开放式互联网络，同时能支持多种不同量子任务并行与自动优化，为迈向开放、多样化的量子互联网蓝图奠定关键技术基础。该成果12月12日发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
量子互联网被誉为下一代信息技术的革命。然而，当前量子网络通常为特定任务设计专用系统，这限制了未来量子互联网的开放性和多样性。为解决这一关键瓶颈，研究团队提出异构量子通信网络架构，在引入软件定义网络技术的基础上，设计了一种“编排核心”用于实现自动化的量子任务选择、通信协议适配与系统参数优化。该网络架构聚焦的异构性主要体现在三个方面：接入自由度异构、用户设备异构、协议与任务异构。基于上述设计，团队构建并运行了一个五节点异构量子网络，其中包含一个检测节点和四个分别配备偏振、时间-相位、相位等不同调制系统的源节点。在该网络上，团队成功演示了多协议切换、多自由度切换与多任务切换，并完成包括四种不同量子任务的验证。值得一提的是，实验在国际上演示了包含多个恶意节点的量子拜占庭协定，有望实现产品溯源等高级应用，标志着量子网络容错共识能力的重要提升。
图：五节点异构量子网络
该项工作指出，开放、兼容与多功能是未来量子互联网走向大规模实用化的必然要求。当前大多数网络存在设备受限、功能单一、扩展成本高等局限。本研究提出的全异构网络方案，通过软件定义和集中编排，使得用户无需了解底层实现细节即可灵活使用网络服务，极大地增强了网络的灵活性、覆盖能力和成本效益，同时提升了安全性。这项工作不仅为制备-测量量子网络的终极形态描绘了清晰蓝图，其技术路径也为量子互联网从实验室走向广泛互联提供了关键范例。
本研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和安徽省的资助，共同第一作者为中国科学技术大学量子网络实验室博士后卢奉宇、已毕业博士王泽浩和周姚；通讯作者为王双教授和银振强教授，主要合作作者包括网络空间安全学院薛开平教授与李健副研究员。