测量是物理学的核心，不断提高测量的精度一直是物理学家的追求，也是物理学中永恒的话题，然而量子力学中最基本的不确定性原理限制了物理量测量的精度。量子精密测量就是要利用量子力学的基本规律寻求更精密的测量手段。光学干涉仪是实现精密测量的有利工具。自从迈克耳逊干涉仪发明以来，科学家一直在寻求更精密的测量手段。一种使干涉仪灵敏度突破标准量子极限的思路是通过改变光学干涉仪的硬件结构，例如用非线性过程来代替传统光学干涉仪中的光学分束器，实现不同于传统光学干涉仪的幺正变换，从而提高信号的强度，进而突破传统光学干涉仪对相位测量灵敏度的限制。这个想法最初是在1986年由B. Yurke 等人从理论上提出。

荆杰泰教授等人长期专注于这方面的实验研究。近期他们在实验上利用两束相干光同时注入一个原子系综中，与之前的研究不同的是，这里同时发生了两个四波混频过程，而且它们在空间上完全重合，因此这两个四波混频过程产生的光束之间发生了强烈的干涉现象，他们也研究了这种干涉现象随着系统参数的依赖关系，与线性分束器相比，他们把这种非线性过程称为非线性分束器，相关研究成果发表在Appl. Phys. Lett. 108, 131106 (2016)。这一研究成果是对该研究组之前理论工作New J. Phys. 17, 23027 (2015)的实验验证，相关研究成果有望在实现新颖的量子干涉仪方面发挥作用。

同时荆杰泰教授研究小组近期又在前期原子系综量子光源及量子干涉仪的研究基础上（ Phys. Rev. Lett. 113, 023602 (2014) ；Appl. Phys. Lett. 106, 211104 (2015)；Nat. Communications. 5, 3049 (2014)），研究了损耗对量子干涉仪性能的影响，研究表明干涉仪不同臂上的损耗对干涉仪输出噪声的影响也不一样，在某些特殊情况下，输出光束的量子噪声相消水平几乎不依赖于系统的内部损耗，这些发现对于量子干涉仪的实际应用以及量子系统的噪声控制将会有重要意义。这一研究成果最近发表在Appl. Phys. Lett.  109, 051107 (2016)。

图(a)非线性分束器示意图；（b)干涉条纹；(c)非线性量子干涉仪示意图；(d)损耗对输出端光束噪声的影响。