一、前言
腔 QED 的核心优势在于:边界条件可被工程化地设定与翻转,体系的发射、吸收与谱线随之改变。若“场”只是海况的可视化而非独立实体,则边界改变应当先改变海况指标,再以同窗协同的方式改写发射与吸收;这种改写不应依赖单一仪器链路,也不应只表现为可由常规腔模密度变化完全吸收的连续漂移。本章把这一点压缩为可仲裁的闭合检验:在扣除标准腔 QED 后,仍存在可由单一公共项 Ĉ 统一解释的发射—吸收协同,并具备零时滞同现与门槛式改写特征。
二、预测(核心一句话)
在对边界条件 B 做可逆扫描并跨越阈值 Bth 时,扣除标准腔 QED 预言后的残差将出现“发射—吸收—谱移”三联协同,并可由单一公共项 Ĉ 闭合:
ΔΓcommon/Γref = kΓ·Ĉ,
ΔAcommon/Aref = kA·Ĉ,
Δνcommon/νref = kν·Ĉ。
其中 ΔΓcommon、ΔAcommon、Δνcommon 分别为发射率、吸收强度与谱线位置在标准腔 QED 扣除后的残差;kΓ、kA、kν 为冻结口径下的归一化系数。该协同满足:
- 同窗同位:ΔΓcommon 与 ΔAcommon 的互相关峰值时滞接近 0;
- 形态一致:Ĉ 在 B≥Bth 时呈台阶或平台式出现,在 B<Bth 时显著弱化;
- 去色散稳健:在更换探测频段或读出带宽后,协同不呈 1/ν、λ² 等色散律重标度或翻向。
三、一句话目标
用“边界先行—协同改写—公共项闭合”的三段式结构,判定真空是否可工程化到足以同时改写发射与吸收,并与链路串扰、纯 Purcell 漂移 与热噪声漂移严格区分。
四、要测什么
- 边界控制量 B:以可逆、可重复、可翻转的方式定义边界状态(例如等效腔长 L_eff、边界阻抗 Z_b、反射相位 φ_b、可调终端偏置 V_b 等),并记录 B(t) 与档位序列。
- 发射主量 Γobs:以自发辐射率、量子比特 T1 的倒数、或等效发射计数率表征,并记录环境与功耗。
- 吸收主量 Aobs:以谱线吸收深度、腔透射/反射幅度的共振对比度、或等效吸收截面表征,并记录探测功率与读出链路状态。
- 谱移主量 νobs:以原子/量子比特跃迁频率或腔模共振频率表征,并记录温度与磁场。
- 标准腔 QED 扣除项:对每个 B 档位测得并冻结 ωc(B)、Q(B)、耦合强度 g(B)、失谐 Δ(B)、热光子数 n_th(B) 与读出功率相关项,并据此给出 ΓQED(B)、AQED(B)、νQED(B)。
- 公共项残差:
- ΔΓcommon = Γobs − ΓQED(B),
- ΔAcommon = Aobs − AQED(B),
- Δνcommon = νobs − νQED(B)。
- 零时滞指数:对 ΔΓcommon(t) 与 ΔAcommon(t) 的互相关峰值时滞 τpeak 定义 Z0,Z0 为满足 |τpeak|≤τmax 的比例(τmax 事前冻结)。
- 闭合残差:以冻结的 kΓ、kA、kν 形成 Ĉ 的多路估计并计算闭合残差 εclose(例如 ĈΓ−ĈA、ĈA−Ĉν 的分布与方差)。
五、怎么做
- 双通道同步:在同一时间窗内同步采集 Γobs、Aobs、νobs 与 B(t),使用同一时标并冻结窗口长度 ΔT 与对齐规则。
- 边界扫描与翻转:对 B 做多档位扫描并包含翻转序列(B1→B2→B1 或 B+↔B−),交错插入基线档位 B0;上扫与下扫均需覆盖 Bth 邻域。
- 标准项参数同测:每个 B 档位都要同测 ωc、Q、g、Δ、n_th 与读出功率相关项,先完成 ΓQED、AQED、νQED(B) 的计算再进入残差分析,禁止用“全局平均”替代档位同测。
- 盲化与留出:B 档位与翻转标签随机编码;先完成残差提取、Z0 计算与 Ĉ 闭合评估,再揭盲门槛定位;留出部分档位与部分运行日作为最终仲裁集。
- 多器件与多链路复核:在同一边界环境内布置至少两个读出链路独立的发射/吸收通道(例如两量子比特或同一量子比特的两种读出方式),要求协同结论跨链路一致。
六、对照与空检
- 替身边界对照:用几何相似但边界不可调或对海况不敏感的替身结构替代 B,若协同与闭合显著弱化或消失,则支持“边界先行”;若不变,则优先判为仪器或热史。
- 失谐对照:将探测设定移至远离腔模—跃迁耦合条件的失谐区,若仍出现同等级 Ĉ 台阶与零时滞协同,则不计为支持。
- 色散对照:改变探测频段或读出带宽,若 ΔAcommon 或 Δνcommon 呈 1/ν、λ² 等规律性缩放或翻向,则判为介质/链路项主导并剔除该通道。
- 功率与加热对照:在保持 B 不变时改变读出功率与偏置功耗,若所谓门槛与协同随功耗而非随 B 变化,则判为热噪声或非线性。
- 标签置换空检:随机置换 B 标签或打乱时间块配对,Z0 与闭合残差必须退回随机;若不退回,则判为分析伪相关。
- 链路置换对照:交换放大器/混频链路但不交换器件与边界位置,若协同随电路走则判为串扰;若协同随边界走则支持边界先行。
七、支持(通过)判据
同时满足以下三条,才算“通过”:
- 协同成立:在 B≥Bth 的样本中,ΔΓcommon 与 ΔAcommon 显著共现且 Z0 显著高于置换对照;在 B<Bth 与 B0 基线下显著弱化。
- 闭合成立:存在单一 Ĉ 使 ΔΓcommon、ΔAcommon、Δνcommon 在冻结 kΓ、kA、kν 后闭合,εclose 的均值接近 0 且方差稳定;跨批次与跨链路复核一致。
- 对照可分且去色散稳健:替身边界、失谐对照、色散对照与功耗对照均不能复制同等级协同与闭合;关键结论在更换读出带宽与探测频段后不发生色散型重标度或翻向。
八、否证(未通过)判据
出现以下任一类稳健结果即可否证:
- 扣除标准腔 QED 后残差不协同,ΔΓcommon 与 ΔAcommon 的相关接近随机且 Z0 不高于置换对照。
- 协同只能在单一读出链路或单一拟合口径下出现,换链路或换合理口径即崩塌,无法形成稳定 εclose。
- 所谓效应随功耗、温漂、放大器压缩点或读出带通变化而变化,或呈明确色散律,去色散/更换频段后消失或翻向。
- 替身边界与失谐对照仍能稳定复制同等级台阶与协同,或链路置换显示效应随电路走而非随边界走。
九、系统误差与对策(限三点)
- 温漂与应力史:边界调制可能引入温度与机械应力变化。对策:固定再稳定等待窗,记录温度/应力并作协变量上限约束;上扫/下扫一致性与基线重复点作为硬门槛。
- 读出链路串扰与非线性:混频互调与放大器压缩可制造伪台阶。对策:建立互调与压缩账本;链路置换对照与失谐对照并行;对疑似非线性窗降权或剔除。
- 标准腔 QED 参数未同测:ωc、Q、g、Δ、n_th 的漂移会被误计为残差。对策:每档位同测并冻结扣除模型;用两套独立参数提取管线交叉,扣除不一致的档位纳入留出或不计入主结论。
十、成败线(一句话版)
若边界条件的可逆扫描先驱动残差公共项 Ĉ 的台阶式出现,并在扣除标准腔 QED 后仍表现为发射—吸收—谱移的零时滞协同且可用单一 Ĉ 闭合,同时替身/失谐/色散/置换对照可分,则支持“真空可工程化”的发射—吸收协同;若协同与闭合不成立或可被链路与热史复制,则否证本章预测。
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