近日，科学界取得一项重要突破：研究人员首次在量子尺度上验证了物理学中的一项核心原则——守恒定律。这项成果不仅深化了人类对基本物理规律的理解，也为未来在计算、通信及传感技术中应用复杂量子态提供了新的可能性。
守恒定律是自然科学中的基本原理之一，它划定了物理过程中哪些变化是允许的，哪些是被禁止的。例如，在台球碰撞过程中，线性动量会在球体之间传递；而旋转物体则遵循角动量守恒的规则。光同样具备角动量特性，尤其体现在与光的空间结构相关的轨道角动量（OAM）上。
此次实验揭示，在量子层面，单个光子在与物质发生相互作用时，其轨道角动量同样需要遵守守恒规则。研究人员发现，当一个原本没有轨道角动量的光子分裂为两个新光子时，这两个光子的轨道角动量总和必须为零。也就是说，如果其中一个光子具有 +1 的 OAM 量子值，那么另一个光子就必须具有 -1 的 OAM 值，以确保两者相加等于零。
虽然这一守恒关系在经典光学实验中已被广泛验证并应用，但在此之前，尚未有人在单个光子水平上进行测试。研究报告的主要作者 Lea Kopf 博士指出：“我们的实验结果证实，在单光子参与的过程中，轨道角动量依然守恒。这从最基础的层面上验证了由对称性所决定的重要守恒关系。”
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