近场光子总角动量纠缠的量子特性研究

本期推荐：来自国际团队的研究人员针对纳米光子系统中光子自旋角动量(SAM)与轨道角动量(OAM)不可分离的特性，通过耦合光子对至等离子体模式，首次实现了基于总角动量(TAM)的量子纠缠。该研究利用量子成像技术观测到与传统角动量组分纠缠完全不同的量子关联结构，为芯片级量子信息处理提供了新型编码方案。

　　在光学领域，光子携带的角动量通常包含两个组分：与偏振相关的自旋角动量(SAM)和与空间分布相关的轨道角动量(OAM)。传统傍轴光学中二者可分离，允许实现单光子内SAM-OAM纠缠或多光子态间的角动量组分纠缠。然而在纳米光子系统中，SAM与OAM形成不可分割的整体，仅总角动量(TAM)可作为良好量子数。本研究通过将纠缠光子对耦合至等离子体模式，首次在近场区域观测到基于TAM的非经典关联。采用量子成像技术测量发现，TAM纠缠产生的量子关联结构显著区别于传统角动量组分纠缠模式。该突破性成果为利用光子TAM进行量子信息编码的片上集成系统开发奠定了理论基础，有望推动量子通信与量子计算的小型化发展。