磁性双零折射率超材料中体-时空涡旋对应性的实现及其光学拓扑调控

来自国际团队的研究人员通过实验实现了兼具双零折射率(DZI)特性和非互易霍尔效应的旋磁超材料，该材料在拓扑相变的自旋-1/2狄拉克点(Dirac point)处自发锚定时空反射涡旋奇点，建立了超越传统体-边界对应的新型体-时空涡旋对应性(bulk-spatiotemporal vortex correspondence)，为产生具有固定中心频率/动量的超稳健光学时空涡旋脉冲提供了新范式，推动了零折射率光子学、拓扑光子学与奇异光学的前沿交叉。

　　

这项突破性研究揭示了旋磁双零折射率(gyromagnetic DZI)超材料的非凡特性——当介电常数和磁导率张量同时具有零行列式时，这种人工材料会在拓扑相变临界点自发产生时空反射涡旋奇点。有趣的是，涡旋的拓扑荷(topological charge)直接由相变过程中的拓扑不变量跃迁决定，就像DNA双螺旋的碱基配对一样精确。研究人员通过精巧设计的实验证实，这种体-时空涡旋对应性就像分子生物学中的中心法则，将传统体-边界对应拓展到了四维时空维度。基于该原理开发的时空涡旋脉冲生成器，其核心频率和动量如同CRISPR-Cas9的基因编辑位点般稳定，为光量子通信和拓扑光镊技术提供了新工具。这项发现如同在光子学领域发现了新的"细胞信号通路"，将极端参数超材料、拓扑保护态和光场奇点三大前沿方向巧妙串联。