近日，坦佩雷大学的研究人员携手德国和印度的科研伙伴，通过实验首次在量子层面证实了角动量守恒定律。当单个光子转换为一对光子时，其轨道角动量(OAM)量子保持守恒，这一发现为量子计算、通信和传感领域带来了新的可能性。

角动量守恒定律是自然科学中的核心原理，它规定了物理过程中哪些变化是可行的。在量子世界中，这意味着单个光子在相互作用时，其OAM量子必须守恒。坦佩雷大学的研究团队将这一守恒定律的检验推向了量子极限，探索了单个光子分裂成一对光子时OAM量子的守恒情况。

研究主要作者Lea Kopf博士解释道：“我们的实验表明，即使该过程由单个光子驱动，OAM也确实守恒。这在最基本的层面上证实了一个关键的守恒定律。”由于所需的非线性光学过程效率极低，实验团队依赖于极其稳定的光学装置和精密的测量技术，每十亿个光子中仅有一个会成功转换为光子对。

在实验过程中，研究人员不仅确认了OAM的守恒，还首次观察到了产生的光子对中的量子纠缠迹象。这表明该技术有望用于创建更复杂的光子量子态，为量子技术的发展开辟了新的道路。

领导该实验的罗伯特·菲克勒教授表示：“这项工作不仅具有基础性的重要意义，而且使我们向产生新的量子态迈出了重要的一步。”未来，研究人员计划提升实验方案的整体效率，并开发更优的测量策略，以便更容易地检测到这些量子态。此外，他们还计划利用生成的多光子量子态进行新颖的基础量子测试和量子光子学应用。