量子科技中心_量科网

量子网络旨在通过地面和自由空间信道实现全球纠缠态分发，但由于这些信道存在指数级损耗，必须配备具有高效、长寿命量子存储器（QM）的量子中继器。基于空间的架构（尤其是卫星辅助链路）为实现真正全球覆盖提供了途径，但这要求量子存储器必须适应轨道环境因素（如红外辐射）及卫星平台的特殊运行挑战。该工作基于原子频率梳（AFC）协议，提出了一种适用于低地球轨道（LEO）中继器的多模量子存储器（MMQM）。该设计将碱金属-惰性气体混合系综集成于光学腔中：利用碱金属原子实现强光子-物质耦合，借助惰性气体核自旋实现数分钟至数小时的相干时间，且全程无需低温冷却。该架构原生支持时域与频域复用，可存储100个模式以并行化概率操作，克服受限于光速的往返时延。在轨道高度h=500公里、采用实际孔径、存储器效率ηmem≳70%、缓冲时间tbuffer为数分钟的条件下，典型链路预算显示：相较于无存储器的双下行链路方案，单次通过成功率与瞬时安全密钥率（SKR）可提升达两个数量级，且随模式数N具有明确扩展性。该研究团队的贡献包括：（1）一种无需低温冷却、适应太空环境的多模存储器；（2）将模式数量、存储时间与轨道几何参数耦合至可实现速率的系统分析；（3）近期实施方案路线图。这些成果共同表明，利用当前及近期技术具备可行性，并为构建高速太空量子互联网提供了实践路径。