第28章：超长基线纠缠的环境退相干极限

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在单一外参时频基准下，面向超长基线（城域—洲际—地星/星—星）分发的光子纠缠（偏振/时间—能量/时间窗/多体态），于完成链路几何/相对论项、介质项（大气湍流 Cn²/云水含量 PWV/电离层 TEC/光纤相位噪声与偏振模色散）、与探测链路项（暗计数/死时间/多对发射）的标准剥离后，检验是否存在一个频率独立（无色散）、跨载频/态型一致且随环境强度（湍流/湿度/TEC/机械振动/磁电噪声）单调可调的**“退相干公共项”极限**。若观测衰减可由已知色散/散射/多对噪声/时频失配解释，或不具备跨平台/跨团队稳健复现，则否证。

二、【要测什么】

• 纠缠质量代理量（文字分级）：
  对CHSH 破界量/可见度/保真度/QBER以强/中/弱；上抬/下压分级，要求在相邻子带与双载频（如 810/1550 nm）及双态型（偏振 vs 时间—能量）间同向。
• 无色散一致性：
  比较不同载频/态型/调制格式下代理量的方向与强度排序；若出现随 λ²/1/ν规律翻向或缩放，或与法拉第/群延共变，判为介质/链路色散项而非公共项。
• 环境单调性与阈后平台：
  以Cn²、PWV、TEC、风切变、光纤相位噪声密度、基座振动/磁电噪声为自变量，记录纠缠质量对环境的增强/平台/不相关并检验**“环境加剧→质量下压”的单调**；若存在阈后平台且跨载频/态型一致，标记为公共极限候选。
• 零时滞同现：
  在双链路/双载频/双态型并行记录下，量化可见度/保真度波动之间的零时滞峰与侧翼对比（强/中/弱），验证同窗属性；显著滞后超出预注册阈值则降级。
• 基线与高度分层：
  在城域光纤—跨洋海缆—地—星—星—星的层级上，比较公共极限随基线与高度的方向与强度排序是否一致（如：高空/真空段应减弱）。

三、【怎么做】

1. 平台与链路族
   • 光纤：城域暗纤/在网波分/海底光缆，一程与双向对比，含偏振模色散/相位噪声在线表征；
   • 自由空间近地层：塔—塔/山—山/城市峡谷 LOS 覆盖白昼/夜间与干冷/湿热；
   • 对流层上空/电离层穿越：高空气球/无人机/机载中继与地—星/星—星链路，跨低/中/高纬与太阳相位。
2. 源、同步与探测
   • 纠缠源：SPDC或集成源，输出偏振/时间—能量/时间窗与GHZ/W态；
   • 时频基准：以光学晶格钟或氢钟为单一外参，双向稳定光纤/自由空间分发；
   • 探测链：SNSPD/硅 APD，统一死时间/暗计数口径，配超稳干涉臂/偏振跟踪；
   • 事件对齐：端到端时间戳统一，闭合回路验证零差。
3. 去系统化与归一
   • 多对发射与意外交叠：按泵浦功率与门宽建立泄露上限并统一扣除；
   • 介质项：对流层以Cn²/PWV/视程，电离层以TEC/穿越角，光纤以相位噪声 PSD/PMD，形成转移函数与残差上限；
   • 归一：以噪底/窗口函数/计数效率归一得无量纲纠缠质量曲线。
4. 前馈—盲化—仲裁
   • 环境组（前馈）：仅用Cn²/PWV/TEC/相位噪声/振动与几何掩膜，为每条链路与历元发布预测卡（质量下压方向/强度等级、是否现“阈后平台”、跨载频/态型是否应一致）；
   • 测量组（独立管线）：在**≥2 套清洗路径与两类态型下，产出纠缠质量—环境曲线与无色散/同现**判据；
   • 仲裁组：按预注册规则对齐预测卡—实测摘要，统计命中/错向/空击率，并在平台/基线/机构维度分层。

四、【阳性/阴性对照与剥离假象】

1. 阳性对照（支持公共退相干极限）：
   • 跨载频/态型/机构下，纠缠质量对环境单调下压且在高强环境出现阈后平台，其平台值一致或可预测；
   • 无色散成立：质量排序不随 λ²/1/ν规律翻向或缩放；
   • 零时滞同现显著：双链路/双载频/双态型的质量波动零时滞峰明显；
   • 基线/高度分层吻合：公共极限在地面>平流层>电离层穿越>星—星方向逐步放宽；
   • 前馈命中率显著高于随机，且结果对清洗路径/硬件互换稳健。
2. 阴性对照（反对公共退相干极限）：
   • 质量衰减随 λ²/1/ν/法拉第规律翻向/缩放，或与PMD/群延线性跟随；
   • 信号仅在单一路线/单一载频/单一态型显著，或对门宽/泵浦/阻尼高度敏感；
   • 标签置换/时标错配/空载旁路仍“显著”，判为方法/选择偏差或计数堆叠。

五、【系统误差与对策（不超过三点）】

• 多对发射与计数堆叠：伪造保真度抬升或 QBER 降低。对策：功率扫描＋门宽扫描与随机触发空窗，并以脉冲内相关监测堆叠；发布泄露上限。
• 时标失配与抖动：损害时间—能量/时间窗态。对策：双向对时＋三角闭合与抖动谱监测；在宽/窄门两口径比对方向一致性。
• 偏振/相位慢漂：误判为环境效应。对策：主动偏振对准/相位锁定与周期性硬件互换；对漂移超阈历元降权或留出。

六、【执行与公开】

• 预注册：链路族与基线、态型与载频清单、统一定标/去系统化口径、文字化分级规则、无色散/阈后平台/同现判据、阳性/阴性对照与排除条款、仲裁评分；
• 留出与复验：每类平台与基线设留出夜/留出载频/留出态型作最终确认；
• 跨机构/跨平台复现：互换原始时间戳/符合事件/环境日志与脚本，开展降采样/加噪/门宽/泵浦/掩膜变体稳健性测试；
• 公开材料：发布预测卡、纠缠质量—环境分级表、无色散与同现摘要、时频/介质/噪声日志与关键中间产物；
• 与第24章（绝对跨环境光速比对）、第23章（21 cm 无色散公共项—环境相关）、第20章（同源多路径掠日序列）与第1章（跨探针无色散公共项共证）构成路径—环境—量子链路互证闭环并相互引用。

七、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在**≥2 类平台、≥2 家机构与≥2 种态型/载频下，纠缠质量随环境强度呈单调下压并出现跨态/跨载频一致的阈后平台**；
   • 无色散与零时滞同现成立，前馈命中率显著高于随机；
   • 结论对清洗路径/硬件互换/门宽与泵浦扰动稳健，且基线/高度分层方向一致。
2. 否证（未通过）：
   • 衰减呈色散律或与PMD/群延强相关，跨机构/跨平台不复现；
   • 平台值不一致/不可预测，或仅在单一路径/单一态型显著；
   • 同现与前馈不成立，仲裁命中率接近随机。