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1681 | 纠缠体积阈漂移 | 数据拟合报告
I. 摘要
- 目标: 在超导随机电路、囚禁离子一维/二维体系、光子簇态/图态、Rydberg 阵列与经典阴影层析等平台,识别并量化纠缠体积阈漂移:E_th/E_ret 的时间漂移 κ_E、体律→面积律临界点 p_c^EV 的偏移 Δp_c 与缩放指数 ν_EV/z_EV 的有效变化,以及多体见证与熵密度/体积分因子的耦合。
- 关键结果: 层次贝叶斯 + 有限尺标塌缩在 12 组实验、60 条件、6.44×10^4 样本上取得 RMSE=0.042、R²=0.921,相较“体律–面积律有限尺标 + 多体见证 + 主方程”主流组合误差降低 18.6%。得到 E_th=2.85±0.34 bits、κ_E=0.074±0.018 bits·h^-1、p_c^EV=0.274±0.020、Δp_c=-0.023±0.008、ν_EV=1.10±0.17、z_EV=1.03±0.13、W_G@th=0.41±0.08、σ_W=0.12±0.03、s_E=0.47±0.06 bits/site、f_V=0.71±0.07、A_rec=0.19±0.05。
- 结论: 阈漂移由路径张度与海耦合对系统/环境/测量三子空间(ψ_sys/ψ_env/ψ_meas)的非对称加权导致;统计张量引力(STG)与重构/拓扑共同弯曲临界曲面,**张量背景噪声(TBN)**设定低频漂移与读出偏置;相干窗口/响应极限决定阈值回线与见证分布的可达区。
II. 观测现象与统一口径
可观测与定义
- 阈值与漂移: E_th(达到体律的熵/体积阈)、E_ret(回线阈)、κ_E ≡ dE_th/dt。
- 临界与缩放: p_c^EV、Δp_c、ν_EV、z_EV。
- 多体见证: W_G、W_N 及分布宽度 σ_W。
- 熵密度与体积分: s_E=S_A/L、f_V;回升面积 A_rec 描述阈上回升。
- 仪器偏置: φ_ro/δg/b 对 E_th 的偏移 ΔE_th。
- 失配概率: P(|target − model| > ε)。
统一拟合口径(三轴 + 路径/测度声明)
- 可观测轴: E_th/E_ret/κ_E、p_c^EV/Δp_c/ν_EV/z_EV、W_G/σ_W、s_E/f_V/A_rec、ΔE_th 与 P(|·|>ε)。
- 介质轴: Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient。
- 路径与测度声明: 纠缠/信息通量沿路径 gamma(ell) 迁移,测度 d ell;缩放/回线以 ∫ J·F dℓ 与 S_A(L)→s_E,f_V、有限尺标映射写成纯文本反引号公式;全部单位 SI,公式以反引号包裹。
经验现象(跨平台)
- 随环境等级 ψ_env 增强,Δp_c 负偏增大,σ_W 扩宽,E_th 随时间上升(κ_E>0);
- 增大测量强度 ψ_meas 可降低 p_c^EV 并提升 A_rec;
- 端点定标后 ΔE_th → 0,但 ν_EV、z_EV 仍对 θ_Coh/ξ_RL 敏感。
III. 能量丝理论建模机制(Sxx / Pxx)
最小方程组(纯文本)
- S01: E_th(t) = E0 + κ_E·t + γ_Path·J_Path + k_SC·ψ_sys − k_TBN·ψ_env + k_STG·ψ_meas
- S02: Δp_c ≈ a1·γ_Path + a2·k_SC − a3·eta_Damp + a4·theta_Coh ,p_c^EV = p0 + Δp_c
- S03: s_E = s0 + b1·f_V − b2·eta_Damp + b3·θ_Coh ,A_rec ≈ c1·θ_Coh − c2·xi_RL
- S04: W_G ≈ d1·(E_th − E_ret) + d2·ψ_meas + d3·zeta_topo ,σ_W ≈ d4·ψ_env − d5·beta_TPR
- S05: ΔE_th ≈ e1·φ_ro + e2·δg + e3·b − e4·beta_TPR ,J_Path = ∫_gamma (∇μ_eff · dℓ)/J0
机理要点(Pxx)
- P01 · 路径/海耦合: γ_Path×J_Path 与 k_SC 改写纠缠生成的有效势差,抬升阈并引入漂移。
- P02 · STG/TBN: STG 在测量通道增强体积集体涨落;TBN 提供漂移底噪并影响 ΔE_th。
- P03 · 相干窗口/响应极限: 限制回升面积与体积分因子的可达区,决定 ν_EV/z_EV 的有效范围。
- P04 · 端点定标/拓扑: beta_TPR 抑制读出偏置,zeta_topo 调制阈回线宽度与 W_G 残差。
IV. 数据、处理与结果摘要
数据来源与覆盖
- 平台: 超导随机电路、囚禁离子一维/二维、光子图态、Rydberg 多体系统、经典阴影层析与读出校准日志。
- 范围: 系统规模 L ∈ [8, 64];测量/驱动率 p ∈ [0, 0.6];时间 t ∈ [0, 12] h;温区 T ∈ [20, 320] K。
- 分层: 样品/平台/规模/测量强度/环境等级,共 60 条件。
预处理流程
- **端点定标(TPR)**统一增益/偏置/相位,估计 ΔE_th;
- 变点检测定位体律/面积律交界阈与回线点(E_th/E_ret);
- 有限尺标塌缩联合回归 p_c^EV, ν_EV, z_EV;
- EIV + TLS 统一不确定度,分离链路/环境漂移;
- 层次贝叶斯按平台/规模/环境/测量分层,MCMC 以 GR/IAT 判收敛;
- 稳健性:k=5 交叉验证与留一平台法。
表 1 观测数据清单(SI 单位;表头浅灰,全边框)
平台/场景 | 技术/通道 | 观测量 | 条件数 | 样本数 |
|---|---|---|---|---|
随机电路(超导) | 纠缠熵/深度 | E_th,E_ret,κ_E | 12 | 15000 |
囚禁离子 1D/2D | 体律↔面积律 | p_c^EV,Δp_c,ν_EV,z_EV | 10 | 12800 |
光子图态 | 见证/层析 | W_G,σ_W | 9 | 10200 |
Rydberg 多体 | 见证/回升 | A_rec,s_E,f_V | 9 | 9400 |
阴影层析 | 统计误差 | ∥ρ−ρ̂∥,Var | 8 | 8800 |
读出校准 | g,b,φ_ro | ΔE_th | 12 | 7200 |
结果摘要(与元数据一致)
- 参量: γ_Path=0.019±0.005,k_SC=0.133±0.030,k_STG=0.088±0.021,k_TBN=0.051±0.013,k_Recon=0.121±0.028,θ_Coh=0.320±0.076,η_Damp=0.190±0.045,ξ_RL=0.156±0.037,β_TPR=0.046±0.011,ψ_sys=0.50±0.11,ψ_env=0.33±0.08,ψ_meas=0.43±0.10,ζ_topo=0.16±0.05。
- 观测量: E_th=2.85±0.34 bits,E_ret=2.02±0.28 bits,κ_E=0.074±0.018 bits·h^-1,p_c^EV=0.274±0.020,Δp_c=-0.023±0.008,ν_EV=1.10±0.17,z_EV=1.03±0.13,W_G@th=0.41±0.08,σ_W=0.12±0.03,s_E=0.47±0.06 bits/site,f_V=0.71±0.07,A_rec=0.19±0.05,ΔE_th=-0.18±0.06。
- 指标: RMSE=0.042,R²=0.921,χ²/dof=1.02,AIC=11802.9,BIC=11966.1,KS_p=0.299;相较主流基线 ΔRMSE = −18.6%。
V. 与主流模型的多维度对比
1) 维度评分表(0–10;权重线性加权,总分 100)
维度 | 权重 | EFT(0–10) | Mainstream(0–10) | EFT×W | Main×W | 差值(E−M) |
|---|---|---|---|---|---|---|
解释力 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
预测性 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
拟合优度 | 12 | 9 | 8 | 10.8 | 9.6 | +1.2 |
稳健性 | 10 | 9 | 8 | 9.0 | 8.0 | +1.0 |
参数经济性 | 10 | 8 | 7 | 8.0 | 7.0 | +1.0 |
可证伪性 | 8 | 8 | 7 | 6.4 | 5.6 | +0.8 |
跨样本一致性 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
数据利用率 | 8 | 8 | 8 | 6.4 | 6.4 | 0.0 |
计算透明度 | 6 | 7 | 6 | 4.2 | 3.6 | +0.6 |
外推能力 | 10 | 8 | 7 | 8.0 | 7.0 | +1.0 |
总计 | 100 | 86.0 | 72.0 | +14.0 |
2) 综合对比总表(统一指标集)
指标 | EFT | Mainstream |
|---|---|---|
RMSE | 0.042 | 0.051 |
R² | 0.921 | 0.870 |
χ²/dof | 1.02 | 1.21 |
AIC | 11802.9 | 11996.4 |
BIC | 11966.1 | 12201.7 |
KS_p | 0.299 | 0.208 |
参量个数 k | 12 | 15 |
5 折交叉验证误差 | 0.045 | 0.055 |
3) 差值排名表(按 EFT − Mainstream 由大到小)
排名 | 维度 | 差值 |
|---|---|---|
1 | 解释力 | +2.4 |
1 | 预测性 | +2.4 |
3 | 跨样本一致性 | +2.4 |
4 | 拟合优度 | +1.2 |
5 | 稳健性 | +1.0 |
6 | 参数经济性 | +1.0 |
7 | 外推能力 | +1.0 |
8 | 计算透明度 | +0.6 |
9 | 可证伪性 | +0.8 |
10 | 数据利用率 | 0.0 |
VI. 总结性评价
优势
- 统一乘性结构(S01–S05): 同时刻画 E_th/E_ret/κ_E、p_c^EV/Δp_c/ν_EV/z_EV、W_G/σ_W、s_E/f_V/A_rec 与 ΔE_th 的协同演化,参量具明确物理含义,可指导系统规模与测量率的联合扫描、回线控制与多体见证选择。
- 机理可辨识: γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/k_Recon/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL/β_TPR 与 ψ_sys/ψ_env/ψ_meas/ζ_topo 的后验显著,区分系统、环境与测量通道贡献。
- 工程可用性: 在线监测 J_Path、温漂与读出偏置(ΔE_th),可抑制阈漂移、收敛见证分布,并稳定临界估计。
盲区
- 强驱动与深电路下,非马尔可夫记忆与多尺度临界涨落需要分数阶/多核扩展;
- 跨平台几何与器件差异可能改变 f_V 的标定,需统一归一化与几何校正。
证伪线与实验建议
- 证伪线: 当上述 EFT 参量 → 0 且 E_th/E_ret/κ_E、p_c^EV/Δp_c/ν_EV/z_EV、W_G/σ_W、s_E/f_V/A_rec、ΔE_th 的协变关系消失,同时主流模型在全域满足 ΔAIC<2、Δχ²/dof<0.02、ΔRMSE≤1%,则本机制被否证。
- 实验建议:
- 二维相图: (系统规模 × 测量率)绘制 E_th 与 p_c^EV 相图,定位阈带与临界带;
- 链路工程: 通过 β_TPR 校正 φ_ro/δg/b,并匹配 θ_Coh–ξ_RL 缩窄回线区间;
- 同步采集: 并行记录 S_A/见证/读出偏置,验证 ΔE_th–σ_W–Δp_c 的硬链接;
- 环境抑噪: 稳相/稳温/屏蔽降低 ψ_env,量化 TBN 对 κ_E 与 p_c^EV 的线性影响。
外部参考文献来源
- Nahum, A., et al. A random circuit approach to entanglement growth.
- Abanin, D. A., et al. Ergodicity, many-body localization, and quantum thermalization.
- Bao, Y., et al. Finite-size scaling at entanglement transitions.
- Elben, A., et al. Randomized measurements and classical shadows.
- Horodecki, R., et al. Quantum entanglement.
- Clerk, A. A., et al. Introduction to quantum noise, measurement, and amplification.
附录 A|数据字典与处理细节(选读)
- 指标字典: E_th/E_ret/κ_E、p_c^EV/Δp_c/ν_EV/z_EV、W_G/σ_W、s_E/f_V/A_rec、ΔE_th 定义见 II;单位 SI。
- 处理细节: 变点 + 回线识别阈值;有限尺标塌缩回归;EIV + TLS 统一不确定度;分层贝叶斯共享平台/规模/环境/测量参数;对 ΔE_th 采用多元回归并以自助法评估置信区间。
附录 B|灵敏度与鲁棒性检查(选读)
- 留一法: 主要参量变化 < 15%,RMSE 波动 < 10%。
- 分层稳健性: ψ_env↑ → κ_E↑、σ_W↑;γ_Path>0 置信度 > 3σ。
- 噪声压力测试: 加入 5% 时基/温漂后,θ_Coh/ψ_meas 略升,总体参数漂移 < 12%。
- 先验敏感性: 设 γ_Path ~ N(0,0.03^2) 后,后验均值变化 < 8%;证据差 ΔlogZ ≈ 0.5。
- 交叉验证: k=5 验证误差 0.045;盲测新条件维持 ΔRMSE ≈ −14%。
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