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科学家发现纠缠光中隐藏的拓扑宇宙
一组物理学家发现了最广泛使用的量子纠缠源之一中隐藏的拓扑结构。南非威特沃特斯兰德大学的研究人员与湖州大学的科学家合作，在广泛使用的量子光学技术中发现了一个意想不到的特性。经常产生纠缠的实验 [...]
来源:SciTech日报一组物理学家发现了最广泛使用的量子纠缠源之一中隐藏的拓扑结构。
南非威特沃特斯兰德大学的研究人员与湖州大学的科学家合作，在广泛使用的量子光学技术中发现了一个意想不到的特性。在实验室中常规产生纠缠光子的实验似乎包含隐藏的拓扑结构。
该团队报告了迄今为止在任何物理系统中观察到的最高级别的拓扑：跨越 48 个维度的结构和超过 17,000 个不同的拓扑特征。这一庞大的模式集可以作为一个强大的新框架，以即使在存在噪声的情况下也能保持稳定的方式编码量子信息。
量子光内部的隐藏拓扑
在大多数量子光学实验室中，纠缠光子是使用称为自发参数下转换 (SPDC) 的过程产生的。这种方法自然会产生光的空间特性的纠缠。通过检查这些空间自由度，研究人员发现纠缠光的结构包含以前未被注意到的高维拓扑。
这些结构提供了一种在量子系统中表示和保护信息的新方法，可能有助于量子信号抵抗噪声和干扰。该团队利用光的轨道角动量（OAM）展示了这些特征，它可以存在于二维状态以及更高维的配置中。
“结果是，由于 OAM 是高维的，所以拓扑也是高维的，这让我们能够报告有史以来观察到的最高拓扑。”研究人员还发现，一旦拓扑超出二维范围，就无法再用单个数字来描述。相反，需要一系列拓扑数，反映了高维系统中出现的更大复杂性。
DOI: 10.1038/s41467-025-66066-3