量子信息科学旨在发展出超越经典信息科学能力的全新信息处理方式。由于其在提升国家安全、增强军事力量、夯实工业基础以及振兴经济发展等方面的巨大潜力，在全球范围内得到了广泛关注。目前，量子信息主要包括量子计算、量子通信以及量子精密测量等领域。量子压缩由于可以提高测量精度，是量子精密测量的重要量子资源。通过提高量子压缩的压缩度，可以进一步提高测量精度。

在本研究工作中，荆杰泰教授团队基于相敏级联四波混频过程在实验上实现了量子压缩增强。相比于由单个四波混频过程产生的量子压缩度（约3.31 dB或4.01 dB），相敏级联四波混频过程的两个输出光场之间的量子压缩能够增强到约7.42 dB。这种量子压缩增强是由其内在干涉性质和来自两个四波混频过程的更多增益所实现的。该团队的方案为提升量子压缩度提供了一种新的方法，在提升量子精密测量的测量精度方面有潜在应用。

在实验中，如图1(a)所示，该团队首先利用第一个四波混频过程产生一对量子压缩源。图1 (b)为四波混频过程的双Λ能级结构。之后，将产生的两束量子压缩光源通过4F成像系统注入第二个四波混频过程中，从而构建相敏级联四波混频过程，并将相敏级联四波混频过程的相位锁定使其输出强度最大。该团队利用直接强度探测检测了该系统的量子压缩度。首先，如图2(a)所示，该团队测量了相敏级联四波混频过程产生的量子压缩为7.42 dB。之后，为了对比，如图2(b)和2(c)所示，该团队利用相同的直接强度测量方式得到了第一个四波混频以及第二个四波混频分别产生的量子压缩度，为3.31 dB以及4.01 dB。这一结果证明了相敏级联四波混频过程可以有效提升量子压缩度。该工作发表于Sci. China-Phys. Mech. Astron. 66, 250311 (2023)。

图1: (a) 量子压缩增强实验装置示意图 ；(b) 四波混频能级结构。

图2: (a) 相敏级联四波混频过程产生的量子压缩；(b)第一个四波混频过程产生的量子压缩； (c)第二个四波混频过程产生的量子压缩。