量子测量 · 链路预算体系

一条链路能到几 dB,
造之前就该算出来。

压缩光、原子自旋、光机、超导——凡是靠非经典资源换精度的链路,胜负都在损耗账上。 我们只做一件事:把这笔账算清,并给出一个别人能复算的结论。

账先于器 只核算 · 不预测 边界明示 可复算
30 秒出一次链路核算
三级符合性:披露 / 复算 / 复核
3 例已发表数据回溯,两闭合一标界
0 处算不出就写「不适用」,不硬凑
01 / 立场

同一个 dB 数,问法不同

它们报光源端,我们报探测器端;它们给结论,我们给能复算的账。

同一件事常见问法我们的问法
做到了多少光源输出几 dB 压缩探测器上还剩几 dB
够不够用和理论极限比和你这条链路的损耗比
差在哪里再提高压缩度哪一项损耗最该改
给什么一个结论一份带复现包的账
算不出时给个乐观区间写「不适用」,并说明为什么

这套问法不评价技术路线,也不预测器件性能。它只回答一个问题:按你报的数,应该得到什么。

02 / 为什么必须算

不算,误差比方案本身还大

压缩度从光源出发,经过光学元件、模式匹配、光纤、端面、探测器,每一段都在扣。 这个扣法不是线性的:损耗越大,同样的压缩度越不值钱。三个数说明问题。

4.3 dB10 dB 压缩经 30% 链路损耗后剩下的量。一半以上在这里消失,而且无法用提高压缩度补回来。
1.56 dB同一条链路,端面镀膜与不镀膜之差(7.12 → 8.68 dB)。一项比模式失配加孔径合起来还大。
3%抽样的 30 篇实验论文里,摘要同时给出压缩量与链路损耗的比例。缺的不是技术,是口径。
03 / 三步

量 → 算 → 判

一张表把账摆平,一套判据给出裁决,一份证书让人能复核。

01 · 量

把损耗摆到桌面上

输入压缩度、模式失配、孔径、端面、探测效率,逐项填。几何能算的项不用等测量。

02 · 算

把账算到探测器端

一项一项折成份额相加,再换成有效压缩。同时算出这条链路的地板,以及离地板还差多少。

03 · 判

给出裁决与排序

够不够、该改哪一项、要达标得把总损耗压到多少。结论落成一份带复现包的证书。

V_out = η·e^(−2r) + (1 − η) + n  ;  η = 1 − L 整站只有这一条主式。其余判据都是它的推论:地板是它的极限,排序是它的偏导,反推是它的逆解。
04 / 能回答什么

六个问题,每个都有确定的答案

Q1

还剩几 dB

给定输入与各项损耗,探测器端的有效压缩是多少——不是光源端的标称值。

Q2

该改哪一项

按可回收量排序,告诉你钱该花在镀膜、探测器,还是不必再动几何。

Q3

要多少损耗才够

要 9 dB,总损耗必须压到 2.88%。这句话可以直接写进任务书。

Q4

公差该定多严

偏移、角度、孔径比、端面反射各自的上限;三项叠加又该怎么分。

Q5

能不能被别人复算

数据、算式、偏差、边界、复现包,三级符合性。复算不出来就不算数。

Q6

哪些项不必实测

模式失配、有限孔径、端面耦合,可以从几何直接算出来。

05 / 试算

拖两个参数,看余量

默认是 10 dB 输入、30% 损耗——一个很常见的真实工作点。

只含线性损耗与高斯态。链路中含前置放大时本式不适用,需另报增益与位置。

探测器处方差—
有效压缩—
该链路的地板—
距地板(余量)—
判定—
06 / 验证

拿已发表的数据回检

三个案例,两个闭合,一个不闭合——那个不闭合的,正好标出了方法的边界。

案例输入观测反解结论
LIGO O3 压缩注入6.0 dB3.0 dBL = 0.334闭合(与其约 30% 链路损耗一致)
Yb 光晶格钟自旋压缩12.9 dB6.5 dBη = 0.818闭合(与其「受读出限制」一致)
SiN 微环 + 片上放大未给4.6 dB负值不适用(前置放大使原式失效)

第三例不是算错,是条件不成立:放大器在损耗之前,噪声被抬高,原本那条传递式不再描述这条链路。 所以规范里加了一条:含前置放大须另报增益与位置。

07 / 交付物

四样东西,现在就能拿走

规范给口径,预算表给算法,证书给格式,样例给参照。

这些交付物给谁用

做指标的人

设计冻结前

要分预算、定公差。用预算表,一次看清总账与瓶颈。

要签字的人

有人拿来一个数

不敢照信,又不能自己算。用证书,结论可判定、边界写清楚。

要投稿的人

审稿人问损耗

想知道自己的数在别人口径下站不站得住。用同一套算式复核。

08 / 边界

我们不做什么

一套方法的价值,一半来自它敢说「这里不算」。

只做高斯态、线性损耗、单参数估计

非高斯态与光子计数、多参数联合估计不在范围内,硬套会出错。

不替代计量

我们算的是「按你报的数应该得到什么」,不是「你的器件实际是多少」。后者要实测。

不预测器件性能

材料吸收、探测器响应这类量,我们只接受输入,不替你估。

不推荐技术路线

只核算代价与收益。要不要走这条路,判断留给你。

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