王双 受访者供图

20多年过去，王双始终清晰记得，自己在中国科学技术大学（以下简称中国科大）物理系攻读本科时听过的一场量子通信主题讲座。

当时，中国科大物理系教授韩正甫讲到甲午战争中的一个细节：清政府虽已用上电报，但不少军政机密却因保密不严落入日方手中。看得见的战场尚有坚船利炮支撑，看不见的信息防线却已失守……

“那场讲座让我明白，研究量子通信，不只是探索微观世界的物理规律，更是为国家未来的信息安全筑牢根基。”王双感慨，量子通信既是基础科学前沿领域，更是新一代通信安全技术中不容失守的阵地。

带着这份热情和信念，王双在中国科大完成博士、博士后阶段的全部学业后留校任教，担任物理学院光学专业教授，并加入韩正甫所在的中国科学院量子信息重点实验室。

2026年，凭借在量子通信领域的突出贡献，王双荣获中国科学院第七届“科苑名匠”称号。他的获奖感言中有一句话：“于无人区开路，于精微处深耕，于关键处担当。”

损坏的20多万元器件

王双博士毕业那年，业内普遍认为光纤量子通信的无中继传输极限只有400公里。2018年，有国外团队将这一纪录改写为421公里，却公开断言“永远无法突破500公里”。

王双和团队成员不信邪，决定选择双场通信方案试一试，前提是需要两台远程激光器实现稳定干涉。与实验室老师讨论后，团队认为最优解是超稳腔光源。

可这种单台造价高达百万元的高精度激光器，至少需要两台。不仅经费不够，采购加调试周期也至少耗时一年，且能否适配还是未知数。

他们商量着选用实验室性能最好的半导体激光器，但其基础性能明显较差。团队索性从零开始摸索，一边翻文献一边搭光路，花了一个月时间才让两台光源实现稳定干涉。

光源问题解决后，更多难题接踵而至。远距离光纤传输中的相位补偿机制极为复杂，长距离下接收到的单光子信号又极度微弱，光路中出现任何一个微小偏差，就会导致整套系统停机。

那段时间，王双常常觉得，突破看似近在咫尺，实验数据却不达预期。好在整个团队齐心协力，分工测试，一点点打磨细节。最终，他们将无中继光纤量子通信距离提升至800多公里，刷新世界纪录。

如果说双场量子通信是原理上的突破，那么吉赫兹级量子密码系统的攻关则是一场工程落地层面的硬仗。

早年在搭建芜湖量子政务网和合巢芜量子广域网时，王双就意识到，一套系统能否真正应用，比的不是实验室里好看的指标，而是在复杂环境里能否扛得住。

当时，合巢芜线路的光纤沿高速公路铺设，受车辆持续扰动。而芜湖长江大桥段光纤悬挂在桥体上，火车、汽车经过，震动一刻不停。

团队采用的基础架构，是中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿院士曾提出的法拉第-迈克尔逊干涉仪方案，其稳定性已经通过了实际验证。但当面对政务单位升级的加密信息传输需求后，系统速率必须从100兆赫兹向千兆赫兹提升。一个结构性短板随之暴露：光信号需要两次穿过相位调制器，往返过程直接压制了速率的提升空间。

王双被指派“啃”下这块“硬骨头”。最初他的思路很直接——缩短光纤熔接距离，压缩信号往返时间。但反复实验中，10多个单价两万的相位调制器接连损坏，共计20多万元打了水漂。

“韩正甫老师安慰我不要怕，要去尝试。”可王双仍觉心理压力巨大，毕竟一坏就至少损失两万元。

光靠硬件损耗试不出结果，那就从底层光路架构上想办法。于是，他将光纤传感领域的萨格纳克环形结构融进原有的法拉第-迈克尔逊干涉仪架构，使得全新光路结构中光信号双向通过相位调制器，彻底突破原有速率限制，为吉赫兹高速量子密码系统打下了方案基础。

架构一改，系统从“可以部署”升级为“稳定可持续部署”。吉赫兹级意味着工作频率跃至每秒10亿次量级，密钥生成速率相当于从拨号上网直接升到了宽带级别，从而满足了政务单位的需求。

“有生命力的科学技术，就要在应用里去发现和解决问题。”王双总结说。

前辈的启示

选择踏入量子通信领域，王双自认抓住了历史机遇，“但更重要的是沉下心，反复打磨”。他认为实操经验比任何头衔更管用，因为只有实操才能看清问题本质，从而把方向做深做透。

2013年留校任教后，王双依然坚持扎根科研一线，做实验、写论文。“量子通信单靠空想解决不了问题，必须在实验室反复调试、采集数据、迭代方案。”他提到，外界对中国科大毕业生最普遍的评价就是“踏实、扎实”，而这种评价背后正是代代传承的科研精神。

带学生时，王双把同样的理念传递下去。每次学生实验失败感到沮丧时，他就拿自己当年烧掉20多万元器件的经历开导：“虽然压力巨大，但如果不坚持试错，就不可能找到新架构。”

“科研里失败是常态，十次实验八九次达不到预期。”王双说，哪怕如今自己已成实验“老手”，设计的方案也常常碰壁。“但我从不用‘失败’定义它，毕竟排除一条错误路线，本身就是进展。”

王双这份对试错的坦然，很大程度上是受实验室两位导师的影响。

“在量子信息领域还被视为‘冷门’的时候，郭光灿老师就已开始涉足。没有经费支撑的时候，他只能纯做理论，还被人质疑研究的是‘伪科学’。”王双接着说，后来开始做实验，每每遇到难题，郭光灿也从不焦虑，反而笑着对学生说“方向肯定对，办法总能找到”。

韩正甫则给王双带来了另一种启示。以前，韩正甫在中国科大做同步加速器相关工作时，所有设备均是自己带着团队搭建的，遇到故障也是靠自己拆修，后来调到量子信息团队亦是如此。他反复告诫学生：“不能只停留在论文里，必须吃透整套系统、每一个器件。”

“他手把手带我们做实验时，总叮嘱我们‘哪怕一个光纤接头没拧紧，都可能让整套系统在机房停摆’。”王双说。

一个给战略定力，一个教科研态度。两种风格在王双身上形成互补，也延续到了他对学生的要求上。

他信奉“身教重于言教”，认为既然要培养学生的抗压韧性和动手能力，那作为老师就得先做出榜样。“空讲‘要踏实’没有用，让他们看到你每天在实验室里调光路，比什么都管用。”

指甲盖大小的光芯片

量子通信研究从来不是单一学科能做成的事。王双所在的研究团队，有人负责系统架构和整机控制，有人主攻量子安全协议和系统建模，也有人专研高速电路和单光子探测器。他本人主要负责核心光路与光纤传输。

2010年合巢芜量子广域网的搭建，正是团队协同的一次体现。当时，16台设备在实验室组装测试完毕，连续一周不间断运行确认无故障后，运到现场部署。但设备落地后，多套系统突然停机，所有人立马开始驻场排查，没有人推诿。

王双回忆，团队成员银振强教授抱着笔记本电脑蹲在机柜旁逐行核对控制代码，先排除软件逻辑故障。一旁，研究员陈巍拆解硬件电路板，逐一检测信号通路。“我就同步拆开光路模块，检测光纤和干涉器件是否受运输和现场环境影响。”

多方配合下，最终锁定了问题根源：现场机柜的接地电位与实验室不同，导致硬件电路出现异常偏置。重新调整接地后，系统恢复运行。

“这就是交叉团队的优势。”王双表示，当困难出现，大家都从自己的专业角度提猜想、做验证，不争论责任，只解决问题。

这种协同作战的能力，也是他理解“工匠精神”的一部分。“科研领域的工匠精神不等于流水线重复劳动，而是‘于精微处深耕’。”

光学干涉环是量子密钥分发系统接收端解码环节的核心组件，王双和团队成员把干涉环的精度做到了十万分之一量级。在此精度下，任意发送端和任意接收端之间都能直接配对干涉解码，不再需要额外加装可调补偿器件去做逐一适配。

“国内外其他团队暂时还达不到这个指标。”王双认为，这就是靠大家“常年一次一次改工艺、压误差，一点点挤出来的”。

眼下，团队把核心方向瞄准了“自主可控”。除了在量子通信的传输距离和密钥生成速率上持续提升，他特别提到了最关键的突破方向，即将传统分立光纤器件集成到指甲盖大小的光芯片上。

“我们10年前就启动了光芯片研究的协同攻关。”王双说，今年8月，团队迈出了重要一步：与合作方共同验证了百用户级全连接测量设备无关量子网络的可行性，并用上团队自己研发的高性能集成编码芯片，在200公里光纤上实现了2.5吉赫兹工作频率的MDI量子密钥分发系统。

“一旦光芯片实现量产，稳定性、功耗和成本都会大幅优化，才能真正支撑量子通信设备的大规模普及。”王双说。