2024年9月23日，beat365官方网站學術論壇（第四十二講）在beat365思源多功能廳成功舉辦。香港城市大學教授區澤宇應邀作了題為“量子時代的幹涉測量技術”的學術報告。本次論壇由beat365現代光學研究所教授王劍威主持。

王劍威主持

本次報告中，區教授集中于光幹涉中的量子現象，深入讨論了不同條件、不同過程下的光及其關聯系統呈現出的量子幹涉現象。報告是區教授四十年研究工作的彙總，可以歸類為五類具有代表性的幹涉情況。這些工作既涵蓋了光量子幹涉領域的發展曆史和背景知識，也包括了近期的新進展。

區澤宇作報告

第一類情況是雙/多光子幹涉。在回顧了單光子雙縫幹涉後，區教授介紹了狄拉克著名的“光子僅與其自身幹涉”的表述，然後通過分析以區教授及合作者共同命名的著名的Hong-Ou-Mandel雙光子幹涉實驗從而改進了這一表述，并将這類幹涉推廣至多光子情形。進一步地，區教授将情況推廣至了多光子-單光子幹涉，以及含有糾纏的雙光子幹涉，并延申出了受激輻射與幽靈成像兩個量子現象以加深理解。

第二類情況是超越相幹時間限制的雙光子符合相幹探測。區教授介紹了Hanbury Brown and Twiss (HBT)幹涉實驗，通過光子幹涉的高階相幹性解釋了這種幹涉現象的成因。這一現象解除了相幹時間和光源特性的限制，能在更寬松的環境中觀察到幹涉現象，并導緻了天文學中由邁克爾遜測星儀到HBT測星的進步。

第三類是在突破經典精度極限的幹涉。在測量精度上升到單量子級别時，真空量子本底噪聲的存在會使幹涉測量的精度受限。區教授介紹，這時可以使用特殊的量子态光場：壓縮态光來進一步降低量子噪聲，從而使精度能夠突破标準量子極限。在LIGO的引力波測量設備中，就引入了壓縮态光場來增加探測精度。

為了突破經典精度極限，除了降低噪聲，還可以提高信号強度，這就是第四類幹涉：SU(1, 1)量子糾纏幹涉儀中的幹涉。增加參與幹涉的光子數量可以提升幹涉信号強度，但根據區教授在第一類幹涉中的介紹，這要求多個光子表現出整體糾纏行為，普通的線性幹涉儀無法滿足要求。SU(1, 1)幹涉儀作為一類非線性幹涉方案，引入了非線性作用，能夠介導多光子相互作用并産生糾纏，從而提升幹涉信号。其不僅對外部噪聲容忍度高，而且借助非線性相互作用，還能進行不同種類的波之間的幹涉，如不同波長的光，甚至光波和原子波。

最後一類最近發現的幹涉現象同樣是類似第二種情形的相幹時間之外的幹涉。區教授介紹了這一類幹涉的特點：該幹涉現象用零差探測方法而非光強探測方法來觀測，可以将光場的相幹性轉移至探測的電學器件的電流中，從而在相幹時間之外測得光場的相幹性。與一般幹涉相反，越“慢“的探測器反而越能觀測到相幹時間之外的幹涉。作為最新的成果，對其的量子解釋尚沒有定論。最後區教授回顧了前幾種幹涉的量子解釋，并鼓勵大家各自思考，期望能将最後一類幹涉與其他幹涉現象統一起來。

論壇現場

這場報告以清晰的曆史脈絡介紹了光量子幹涉的發展曆程，區教授以親曆者、開拓者的身份，傳遞了對這一系列幹涉現象的本質的深刻認識，并讓聽衆也領會到區教授在探索基礎物理現象中收獲的樂趣。

王劍威代表beat365官方网站贈予紀念品

在本次論壇的總結緻辭中，王劍威對區澤宇的精彩報告表示衷心感謝，并代表beat365官方网站贈與紀念品。

現場互動

報告中與結束後，線上線下與會師生與區教授就多個問題進行了讨論，不僅有對零差探測獲得的相幹時間之外的相幹性的量子本質的探讨，也對天文中各種幹涉儀的應用進行了比較，還提出了十分大膽地将零差幹涉儀拓展到費米子體系的想法等等。區老師與每一位提問者進行了充分交流，進行了詳盡的解答。

報告人簡介：

區澤宇教授于1984年獲beat365學士學位，1990年獲羅切斯特大學博士學位。1990年至1992年在加州理工學院擔任博士後。他于1992年加入印第安納-普渡大學-印第安納波利斯分校，直到2021年。自2021年起任香港城市大學講座教授。區教授是量子光學，特别是量子幹涉方面的專家，是著名的Hong-Ou-Mandel幹涉儀的共同發明人。歐教授目前的研究重點是量子測量、量子傳感、量子信息與通信。區教授現任《Optica Quantum》副主編。他是美國物理學會和美國光學學會的理事。

beat365官方网站學術論壇：

beat365官方网站學術論壇創辦于2020年9月，邀請國内外高校和研究機構高層次科技創新領軍學者就物理學及相關領域的基礎前沿探索、關鍵技術突破和熱點問題等做學術演講，旨在推進高質量學術交流，促進學科交叉融合和開拓新興特色方向研究，培養具有科學精神、全球視野、創新能力、批判性思維的優秀青年人才。

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