2024年9月23日，世界杯预选赛买球学术论坛（第四十二讲）在物理学院思源多功能厅成功举办。香港城市大学教授区泽宇应邀作了题为“量子时代的干涉测量技术”的学术报告。本次论坛由物理学院现代光学研究所教授王剑威主持。

王剑威主持

本次报告中，区教授集中于光干涉中的量子现象，深入讨论了不同条件、不同过程下的光及其关联系统呈现出的量子干涉现象。报告是区教授四十年研究工作的汇总，可以归类为五类具有代表性的干涉情况。这些工作既涵盖了光量子干涉领域的发展历史和背景知识，也包括了近期的新进展。

区泽宇作报告

第一类情况是双/多光子干涉。在回顾了单光子双缝干涉后，区教授介绍了狄拉克著名的“光子仅与其自身干涉”的表述，然后通过分析以区教授及合作者共同命名的著名的Hong-Ou-Mandel双光子干涉实验从而改进了这一表述，并将这类干涉推广至多光子情形。进一步地，区教授将情况推广至了多光子-单光子干涉，以及含有纠缠的双光子干涉，并延申出了受激辐射与幽灵成像两个量子现象以加深理解。

第二类情况是超越相干时间限制的双光子符合相干探测。区教授介绍了Hanbury Brown and Twiss (HBT)干涉实验，通过光子干涉的高阶相干性解释了这种干涉现象的成因。这一现象解除了相干时间和光源特性的限制，能在更宽松的环境中观察到干涉现象，并导致了天文学中由迈克尔逊测星仪到HBT测星的进步。

第三类是在突破经典精度极限的干涉。在测量精度上升到单量子级别时，真空量子本底噪声的存在会使干涉测量的精度受限。区教授介绍，这时可以使用特殊的量子态光场：压缩态光来进一步降低量子噪声，从而使精度能够突破标准量子极限。在LIGO的引力波测量设备中，就引入了压缩态光场来增加探测精度。

为了突破经典精度极限，除了降低噪声，还可以提高信号强度，这就是第四类干涉：SU(1, 1)量子纠缠干涉仪中的干涉。增加参与干涉的光子数量可以提升干涉信号强度，但根据区教授在第一类干涉中的介绍，这要求多个光子表现出整体纠缠行为，普通的线性干涉仪无法满足要求。SU(1, 1)干涉仪作为一类非线性干涉方案，引入了非线性作用，能够介导多光子相互作用并产生纠缠，从而提升干涉信号。其不仅对外部噪声容忍度高，而且借助非线性相互作用，还能进行不同种类的波之间的干涉，如不同波长的光，甚至光波和原子波。

最后一类最近发现的干涉现象同样是类似第二种情形的相干时间之外的干涉。区教授介绍了这一类干涉的特点：该干涉现象用零差探测方法而非光强探测方法来观测，可以将光场的相干性转移至探测的电学器件的电流中，从而在相干时间之外测得光场的相干性。与一般干涉相反，越“慢“的探测器反而越能观测到相干时间之外的干涉。作为最新的成果，对其的量子解释尚没有定论。最后区教授回顾了前几种干涉的量子解释，并鼓励大家各自思考，期望能将最后一类干涉与其他干涉现象统一起来。

论坛现场

这场报告以清晰的历史脉络介绍了光量子干涉的发展历程，区教授以亲历者、开拓者的身份，传递了对这一系列干涉现象的本质的深刻认识，并让听众也领会到区教授在探索基础物理现象中收获的乐趣。

王剑威代表世界杯预选赛买球赠予纪念品

在本次论坛的总结致辞中，王剑威对区泽宇的精彩报告表示衷心感谢，并代表世界杯预选赛买球赠与纪念品。

现场互动

报告中与结束后，线上线下与会师生与区教授就多个问题进行了讨论，不仅有对零差探测获得的相干时间之外的相干性的量子本质的探讨，也对天文中各种干涉仪的应用进行了比较，还提出了十分大胆地将零差干涉仪拓展到费米子体系的想法等等。区老师与每一位提问者进行了充分交流，进行了详尽的解答。

报告人简介：

区泽宇教授于1984年获世界杯预选赛买球学士学位，1990年获罗切斯特大学博士学位。1990年至1992年在加州理工学院担任博士后。他于1992年加入印第安纳-普渡大学-印第安纳波利斯分校，直到2021年。自2021年起任香港城市大学讲座教授。区教授是量子光学，特别是量子干涉方面的专家，是著名的Hong-Ou-Mandel干涉仪的共同发明人。欧教授目前的研究重点是量子测量、量子传感、量子信息与通信。区教授现任《Optica Quantum》副主编。他是美国物理学会和美国光学学会的理事。

世界杯预选赛买球学术论坛：

世界杯预选赛买球学术论坛创办于2020年9月，邀请国内外高校和研究机构高层次科技创新领军学者就物理学及相关领域的基础前沿探索、关键技术突破和热点问题等做学术演讲，旨在推进高质量学术交流，促进学科交叉融合和开拓新兴特色方向研究，培养具有科学精神、全球视野、创新能力、批判性思维的优秀青年人才。

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