哈尔滨理工大学光子学及光纤技术研究所在量子非线性光学研究方向取得重要进展：高玮教授研究组在国际上首次实现基于光-声耦合的任意光子轨道角动量物质波存储，开启了光子学与凝聚态物理学中两个前沿方向的交叉研究，为高容量片上全光处理、量子信息技术提供了全新的物理途径。该项研究成果于2016年2月19日发表在国际光学顶级学术期刊《optica》上[optica 3, 212-217 (2016)]，论文第一作者是2014级博士研究生朱智涵。
光子轨道角动量是电磁场除自旋态外另一种携带角动量的自由度，可以构成一个完备的无限维hilbert空间。将信息加载到光子轨道角动量空间可以大幅地提高信息传输容量；基于光子轨道角动量编码的高维纠缠光子还可以提高量子密钥的安全性，实现高维量子隐形传态及密集编码。此外，该自由度还提供了触及量子力学基本问题的全新佯谬。光信号的固态存储是全光信息处理的重要物理依托，如何将加载于轨道角动量空间的信息在电磁波与物质波间高效地相互转换成为该自由度走向应用的关键。近两年，在国际上，一方面基于原子系综及波色爱因斯坦凝聚的光子轨道角动量态存储已相继实现，但是这些物理途径不易实现集成化应用；另一方面，基于光-声耦合的硅基波导及微腔研究已取得诸多突破，成为硅基光子芯片技术中的关键物理依托。
在近期研究中，该研究组发现光子轨道角动量在光-声参量过程中不守恒，因此提出假设：遗失的轨道角动量由相干态声子所携带。并根据这一假设，推导了轨道角动量在光-声耦合过程中的演化规律，建立了基于轨道角动量光-声转换的信息处理协议。该研究组根据上述理论设计实验，验证了全部假设及推论。这项工作首次将光-声耦合与光子轨道角动量两个热点问题相结合，对实现轨道角动量复用系统的全光处理具有开创性意义。此外，该研究结果预言的诸多物理现象将为光子学及凝聚态物理学中一些关键问题的深化研究起到推动作用。该项研究得到了国家自然科学基金面上项目(no. 11574065)的资助。
optica是美国光学学会（osa）的旗舰学术期刊，创刊于2014年，编辑团队由光学最顶级专家组成，高选择性发表光学及光子学各领域内的最高水平研究成果，2015年共发表研究论文181篇。
pdf链接：https://www.osapublishing.org/optica/viewmedia.cfm?uri=optica-3-2-212&seq=0
