我国学者与海外合作者在基于弱值放大技术的精密测量领域取得进展

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42327803）等资助下，中国地质大学（武汉）胡祥云教授带领的“深地资源与电磁探测”研究团队与国际合作者，在基于弱值放大技术的量子精密测量技术方面取得新进展。相关成果以“基于实数弱值的弱值放大增强干涉测量方法（Enhancing interferometry using weak value amplification with real weak values）”为题，于2025年2月27日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)。论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.080802

　　光学干涉测量技术作为精密测量的重要手段，在物理量检测中发挥关键作用。例如利用Sagnac干涉仪检测旋转角速度参量。干涉仪测量精度主要受到技术噪声和基本量子噪声限制。量子计量学方法（如压缩态光场制备）尽管可以有效降低基本量子噪声影响，但技术噪声仍是目前大多数干涉仪的主要限制因素。研究团队将弱值放大技术与传统干涉测量相结合，提出了一种全新超灵敏干涉测量方案。该突破性技术有效解决了传统虚数弱值方法对宽带光源（相干长度短）和高精度光谱仪的严苛要求，通过创新性地利用实数弱值和窄带光源（相干长度长）放大干涉仪路径间的相对相位延迟，成功实现了测量精度与系统兼容性的双重突破。实验数据显示，该技术在双缝干涉系统中采用氦氖激光器光源实现了阿秒（10-18秒）级时间分辨率的光子延迟检测，较传统方法信噪比提升达10至100倍，且系统鲁棒性显著增强。

　　该项研究在基础物理和工程应用方面具有重要价值。其理论与实验结果表明，在窄带光源和实验室条件下，实数弱值可实现接近量子极限的光子时间延迟测量。窄带光源具备长相干长度特性，从而为构建长基线干涉仪系统创造了有利条件。该技术突破使弱值放大技术的适用场景得到极大拓展，特别是在光纤传感、光学谐振腔检测等长距离、高精度测量场景中展现出独特优势。该方案为提升光学计量、量子光学等领域的测量灵敏度提供了新工具，未来有望拓展至生物医学成像和地球物理场观测等交叉领域，其工程化应用有望推动我国光学干涉精密测量仪器产业的跨越式发展。