我國學者與海外合作者在基于弱值放大技術的精密測量領域取得進展

　　在國家自然科學基金項目（批準號：42327803）等資助下，中國地質大學（武漢）胡祥云教授帶領的“深地資源與電磁探測”研究團隊與國際合作者，在基于弱值放大技術的量子精密測量技術方面取得新進展。相關成果以“基于實數弱值的弱值放大增強干涉測量方法（Enhancing interferometry using weak value amplification with real weak values）”為題，于2025年2月27日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。論文鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.080802

　　光學干涉測量技術作為精密測量的重要手段，在物理量檢測中發揮關鍵作用。例如利用Sagnac干涉儀檢測旋轉角速度參量。干涉儀測量精度主要受到技術噪聲和基本量子噪聲限制。量子計量學方法（如壓縮態光場制備）盡管可以有效降低基本量子噪聲影響，但技術噪聲仍是目前大多數干涉儀的主要限制因素。研究團隊將弱值放大技術與傳統干涉測量相結合，提出了一種全新超靈敏干涉測量方案。該突破性技術有效解決了傳統虛數弱值方法對寬帶光源（相干長度短）和高精度光譜儀的嚴苛要求，通過創新性地利用實數弱值和窄帶光源（相干長度長）放大干涉儀路徑間的相對相位延遲，成功實現了測量精度與系統兼容性的雙重突破。實驗數據顯示，該技術在雙縫干涉系統中采用氦氖激光器光源實現了阿秒（10-18秒）級時間分辨率的光子延遲檢測，較傳統方法信噪比提升達10至100倍，且系統魯棒性顯著增強。

　　該項研究在基礎物理和工程應用方面具有重要價值。其理論與實驗結果表明，在窄帶光源和實驗室條件下，實數弱值可實現接近量子極限的光子時間延遲測量。窄帶光源具備長相干長度特性，從而為構建長基線干涉儀系統創造了有利條件。該技術突破使弱值放大技術的適用場景得到極大拓展，特別是在光纖傳感、光學諧振腔檢測等長距離、高精度測量場景中展現出獨特優勢。該方案為提升光學計量、量子光學等領域的測量靈敏度提供了新工具，未來有望拓展至生物醫學成像和地球物理場觀測等交叉領域，其工程化應用有望推動我國光學干涉精密測量儀器產業的跨越式發展。