我们的科学家已经将微波测量的灵敏度提高了1000倍

山西大学激光光谱学研究所的贾锁堂教授和肖连团教授带领团队在世界上首次实现了里德堡原子微波超外差接收机的样机，大大提高了微波电场强度的探测灵敏度。微波测量灵敏度达到55 NV/(cm hz1/2)，比以前的国际最佳水平好1000倍，最小可探测微波场强约为400pV/cm，比以前的国际最佳水平好10000倍。

该团队的相关研究成果最近发表于《自然物理学》。论文第一作者为博士生荆明勇，合著者为教授，通讯作者为张教授和肖连团教授，研究人员还包括马杰教授和副教授。

微波是人类观察世界的另一只“眼睛”。利用微波遥感技术，我们可以绘制人类难以涉足的地区的地形图，探索广阔而神秘的空间。

经典的微波测量方法是通过微波诱导金属中的自由电子产生规则的感应电流来提取微波电场信息。然而，金属中的自由电子具有随机热运动特性，会在感应电流中引入随机热噪声，这是经典微波测量方法实现超高灵敏度检测时难以突破的瓶颈。

山西大学团队提出的基于可控原子系统的微波超外差测量新原理和新技术，从根本上避免了经典微波测量方法中自由电子随机热噪声的影响。他们提出了基于可控里德堡修饰态和微波电场的相干耦合新原理，完成了Hz超窄线宽激光器大规模连续调谐、相位和强度噪声压缩的技术研究，实现了里德堡量子态的精确制备和操控。他们的研究突破了微波量子测量中场强和极化测量的局限，实现了利用里德堡原子测量微波电场的相位和频率。特别是，他们完成了X波段雷达测速样机的功能演示，最小速度分辨率达到5m/s(3mHz)，可用于探测超高速飞机的超低速运动目标。超外差极弱微波电场的场强测量值具有良好的溯源性。

肖连团教授告诉记者，该研究成果极大地推动了微波电场精密测量的发展，在国防安全、微波通信、量子计量、电子信息等领域具有重要的应用价值。