南非威特沃特斯兰德大学与湖州大学和谐团队发现量子光子纠缠中的全新超高维拓扑结构

打破性参议揭示48维拓扑、1.7万种独有签名，为褂讪量子信息编码提供全新“字母表”

图：暗示图

南非威特沃特斯兰德大学（University of the Witwatersrand）与湖州大学（Huzhou University）的科研团队2026年3月在量子光学畛域赢得了打破性发现。通过实验，团队揭示了传统产生纠缠光子本领——自愿参量下调遣（SPDC）——中荫藏的全新拓扑结构。实验着力清晰，这些拓扑结构可达48维，包含卓绝17，000种独有的拓扑签名，组成了一个全新的“字母表”，为褂讪量子信息的编码提供了丰富的可能性。

在大无数目子光学实验室，纠缠光子时时行使SPDC技艺生成。该经过当然地产生光的空间纠缠。但是，参议东谈主员发现，在这层空间纠缠之下荫藏着高维拓扑的“良朋益友”。这些复杂的拓扑方法可能为信息存储与保护开荒全新路线，使量子系统对噪声更具抵牾力。

团队以光的轨谈角动量（OAM）当作探伤技能，ag手机网展示了这一表象。OAM可简略单的二维情形蔓延到极高维度，为此前未尝识别的更丰富结构提供了可能。威特沃特斯兰德物理学院安德鲁·福布斯（Andrew Forbes）素质指出：

“咱们汇报了这项责任的勤勉表现：咱们只需要光的一个属性（OAM）就能制造拓扑结构，而之前东谈主们以为至少需要两个属性——时时是OAM和偏振。由于OAM是高维的，拓扑也相同是高维的，这使咱们或者汇报到现在终端不雅察到的最高维拓扑。”

参议团队还发现，od手机app 一朝拓扑超出二维，它就无法用单一数值来描写，而需要一系列拓扑值，清晰出比传统光学系统更为丰富和复杂的结构。

佩德罗·奥伦拉斯（Pedro Ornelas）进一步讲明谈：

“拓扑结构是免费的，源自空间中的纠缠。它一直存在，仅仅需要被发现。”

在表面的结合下，实验得以杀青。胡州大学首席作家罗伯特·德·梅洛·科赫（Robert de Mello Koch）素质表示：

“识别这些结构并不浅易。在高维空间里，寻找拓扑并不直不雅。咱们借助量子场论的概括倡导来预计在那儿以及该寻找什么——最终在实验中如实找到了它！”

尽管轨谈角动量纠缠已被闲居参议，但常被视为脆弱。参议东谈主员以为，通过将其视为拓扑结构，不错改换这一不雅念。行使新发现的拓扑结构，科学家有望树立更可靠的量子系统，为现实应用掀开新谈路。

本参议已发表在《当然通信》期刊，象征着量子信息畛域的又一勤勉里程碑。

勇编撰自论文"Revealing the topological nature of entangled orbital angular momentum states of light".Nature Communications.2026相关信息，文中配图若未十分标注出处od手机app ，均开头于自绘或公开图库。