来自赫瑞瓦特大学光子与量子科学研究所的研究团队在《Nature Photonics》发表题为《A large-scale reconfigurable multiplexed quantum photonic network》的研究成果，展示了一种原型化的可重构多路复用量子光子网络架构，实现了在两个本地四用户量子网络之间灵活路由与交换量子纠缠，为构建大规模、可扩展的量子网络提供了关键实验验证。
量子网络被认为是量子安全通信、分布式量子计算与量子传感的核心基础，但如何在多用户环境中高效、稳定地分发纠缠态，并实现网络结构的动态重构，始终是制约其规模化发展的关键挑战。
现有方案多依赖平面集成干涉网络，随着通道数增加，器件复杂度、热管理与耦合损耗问题迅速加剧。针对这一瓶颈，该研究提出了一种突破传统平面光子芯片限制的“自顶向下”量子网络实现路径。
研究团队的核心创新在于构建了一种可编程8×8维多端口量子光学电路，该电路利用多模光纤内部天然存在的复杂模式混合过程作为高维幺正变换载体，并在其前后引入四个可编程相位平面，实现对两个独立光子、八个横向空间模式的按需操控。
该结构不依赖大规模干涉仪网格，而是通过对多模光纤传输矩阵的精确表征与反演设计，实现高维量子操作，从而有效规避了传统集成光子平台在制造与扩展性上的限制。同时，该多端口结构可直接与现有光纤通信基础设施兼容，为实际量子网络部署提供了工程优势。
在实验验证中，研究人员利用两个独立的纠缠光源构建本地四用户量子网络，并通过该多端口器件将其连接为一个八用户的全局量子网络。实验展示了多种可重构网络配置，包括本地纠缠分发、跨网络纠缠路由以及基于并行Bell态测量的多路复用纠缠交换。
测量结果表明，在不同网络结构下，各用户对之间的纠缠态保真度普遍高于76%，其中多组通道超过80%，且系统在长时间运行中保持良好的稳定性，无需频繁重新标定。这些结果充分验证了该架构在多用户、高维度、可重构量子网络中的可行性与鲁棒性。
该工作标志着量子光子网络从局域多用户演示向“类全球”网络结构迈出了关键一步，证明了基于复杂介质与可编程光学控制的方案能够在保持高纠缠质量的同时，实现灵活的网络互联与扩展。
研究团队指出，随着相位控制层数与模式维度的进一步提升，该架构有望支持更大规模的用户数量，并拓展至更高维量子态与多自由度编码，为未来量子互联网的构建奠定重要技术基础。
