微波是人類觀察世界的另一只“眼睛”，利用微波遙感技術(shù)可以測(cè)繪人類難以涉足地區(qū)的地形地貌、探索廣袤神秘的宇宙太空。隨著人類對(duì)未知世界探索的不斷深入，經(jīng)典微波測(cè)量方法在探測(cè)靈敏度和測(cè)量精確度方面都已經(jīng)無法滿足現(xiàn)實(shí)需求。

在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“量子調(diào)控與量子信息”重點(diǎn)專項(xiàng)等科技計(jì)劃的支持下，山西大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出基于可控原子體系的微波超外差測(cè)量新原理和新技術(shù)，從根本上避免了經(jīng)典微波測(cè)量方法中自由電子隨機(jī)熱噪聲的影響，實(shí)現(xiàn)了目前國際上最為靈敏的、可溯源至國際標(biāo)準(zhǔn)單位制的微波相敏測(cè)量。他們提出了基于可控里德堡綴飾態(tài)與微波電場(chǎng)相干耦合新原理，完成了Hz量級(jí)超窄線寬激光的大范圍連續(xù)可調(diào)諧、相位及強(qiáng)度噪聲壓縮等技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了里德堡量子態(tài)精確制備和操控；在國際上首次實(shí)現(xiàn)里德堡原子微波超外差接收機(jī)樣機(jī)，極大提升了微波電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的探測(cè)靈敏度，微波測(cè)量靈敏度達(dá)55 nV/(cm Hz1/2)，優(yōu)于之前國際最好水平1000倍，最小可探測(cè)微波場(chǎng)強(qiáng)約400 pV/cm，優(yōu)于之前國際最好水平10000倍；突破微波量子測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)和極化測(cè)量局限，實(shí)現(xiàn)了利用里德堡原子對(duì)微波電場(chǎng)相位和頻率的測(cè)量。同時(shí)完成了X波段雷達(dá)測(cè)速樣機(jī)的功能演示，最小速度分辨率達(dá)到5 μm/s (3mHz)，可用于對(duì)超低速度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)到超高速飛行器的探測(cè)。該工作極大地推動(dòng)了微波電場(chǎng)精密測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展，在國防安全、微波通信、量子計(jì)量、電子信息等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。