在精密測(cè)量與量子技術(shù)的交匯領(lǐng)域，湖南師范大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)近日取得了一項(xiàng)突破性進(jìn)展——他們通過(guò)調(diào)控光學(xué)腔的非線(xiàn)性效應(yīng)，成功開(kāi)發(fā)出一種能夠捕捉極微弱光信號(hào)的新型測(cè)量方法。這項(xiàng)研究不僅為光學(xué)測(cè)量技術(shù)開(kāi)辟了新路徑，更可能推動(dòng)量子通信與計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)革新。

光學(xué)腔作為一種特殊的光學(xué)裝置，通過(guò)精密設(shè)計(jì)的反射鏡陣列將光束限制在極小空間內(nèi)，形成穩(wěn)定的駐波場(chǎng)。這種"光之囚籠"的特性使其成為研究光與物質(zhì)相互作用的理想平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于量子信息處理、引力波探測(cè)等前沿領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)測(cè)量方法在面對(duì)極弱信號(hào)時(shí)，往往受限于系統(tǒng)噪聲和非線(xiàn)性效應(yīng)的干擾，難以實(shí)現(xiàn)高精度探測(cè)。

研究團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)了光學(xué)腔系統(tǒng)中的"臨界敏感區(qū)"。當(dāng)系統(tǒng)接近相變臨界點(diǎn)時(shí)，單光子與雙光子驅(qū)動(dòng)引發(fā)的響應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增強(qiáng)，這種對(duì)腔體非諧性參數(shù)的極端敏感性，使得微小擾動(dòng)都能被清晰捕捉。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，新方法在臨界點(diǎn)附近的測(cè)量靈敏度較傳統(tǒng)技術(shù)提升了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)有效抑制了熱噪聲等環(huán)境干擾。

該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于其獨(dú)特的噪聲抑制機(jī)制。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)控驅(qū)動(dòng)光子的數(shù)量與相位，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子漲落的主動(dòng)補(bǔ)償。這種"以光制光"的策略，使得系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境中仍能保持穩(wěn)定的測(cè)量性能。在量子計(jì)算場(chǎng)景中，這種高精度測(cè)量能力可為量子比特的相干控制提供關(guān)鍵支撐；在引力波探測(cè)領(lǐng)域，則有望提升現(xiàn)有裝置的探測(cè)下限。

據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，這項(xiàng)技術(shù)已通過(guò)理論驗(yàn)證與數(shù)值模擬，下一步將開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室原型裝置的搭建。初步實(shí)驗(yàn)方案顯示，采用超導(dǎo)微波腔與非線(xiàn)性晶體結(jié)合的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)從可見(jiàn)光到太赫茲波段的寬譜測(cè)量。隨著量子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，這種基于臨界點(diǎn)調(diào)控的光學(xué)測(cè)量方法，或?qū)⒅匦露x精密測(cè)量的技術(shù)邊界。