Abstract: 克服光子传输损耗距离壁垒的根本途径在于研发能够高保真存储单光子量子态的量子存储器。本文详细评估了专为微小卫星平台优化设计的稀土掺杂晶体(Eu3+:Y2SiO5)与温热碱金属原子气体存储模块的在轨可靠性与物理指标。
工作在 3.5 开尔文温度下的 Eu3+:Y2SiO5 晶体配合零一阶塞曼(ZEFOZ)精细磁场调谐，实现了突破 6 小时的惊人自旋相干存储寿命。针对微小卫星研制了体积仅占用 3U 标准立方星单元、4K 温区制冷能力达 150 毫瓦的高可靠斯特林低温制冷载荷。
对于对功耗与重量有极限苛刻限制的微纳小卫星平台，采用基于铷-87 原子蒸气泡的电磁诱导透明(EIT)存储方案，可在常温下将单光子波包稳定存储超过 1.2 毫秒，这一寿命已足以支撑低轨卫星相邻节点间的高速光中继交换需求。
针对偏振编码单光子进行的写入与读出全流程测试表明，偏振态保真度保持在 96.8% 以上，为天基完全摆脱对瞬时视距(Line-of-Sight)的依赖、构建确定性排队缓存的轨道量子中继链扫清了核心物理障碍。