Para peneliti dari University of the Witwatersrand di Afrika Selatan dan Huzhou University telah menemukan struktur topologi tersembunyi dalam foton terjerat, yang mencapai hingga 48 dimensi. Pola-pola ini muncul dari momentum sudut orbital cahaya yang dihasilkan melalui spontaneous parametric downconversion. Temuan yang dipublikasikan di Nature Communications ini menyarankan cara baru untuk menyandikan informasi kuantum.
Para ilmuwan di University of the Witwatersrand (Wits) di Afrika Selatan, yang berkolaborasi dengan peneliti dari Huzhou University, telah mengidentifikasi struktur topologi yang sebelumnya tidak terlihat pada foton terjerat yang dihasilkan oleh spontaneous parametric downconversion (SPDC), sebuah teknik optik kuantum yang umum digunakan. Struktur-struktur ini meluas hingga 48 dimensi dan mencakup lebih dari 17.000 tanda topologi yang berbeda, membentuk 'alfabet' baru untuk penyandian informasi kuantum yang stabil. Penemuan ini hanya bergantung pada momentum sudut orbital (OAM) cahaya, menantang asumsi sebelumnya bahwa beberapa properti seperti OAM dan polarisasi diperlukan untuk topologi semacam itu. Profesor Andrew Forbes dari Wits School of Physics menyatakan, 'Kami melaporkan kemajuan besar dalam karya ini: kami hanya membutuhkan satu properti cahaya (OAM) untuk membuat topologi, sedangkan sebelumnya diasumsikan bahwa setidaknya dua properti diperlukan -- biasanya OAM dan polarisasi. Konsekuensinya adalah karena OAM berdimensi tinggi, maka topologinya juga demikian, dan ini memungkinkan kami melaporkan topologi tertinggi yang pernah diamati.' Di luar dua dimensi, topologi ini memerlukan serangkaian nilai untuk dijelaskan, tidak seperti sistem yang lebih sederhana. Pedro Ornelas mencatat, 'Anda mendapatkan topologi tersebut secara cuma-cuma, dari keterjeratan dalam ruang. Itu selalu ada di sana, hanya perlu ditemukan.' Penulis utama Prof. Robert de Mello Koch dari Huzhou University menjelaskan, 'Dalam dimensi tinggi, tidak begitu jelas ke mana harus mencari topologinya. Kami menggunakan gagasan abstrak dari teori medan kuantum untuk memprediksi di mana harus mencari dan apa yang harus dicari -- dan menemukannya dalam eksperimen!' Efek ini dapat diakses di sebagian besar laboratorium optik kuantum tanpa peralatan khusus. Studi tersebut, yang berjudul 'Revealing the topological nature of entangled orbital angular momentum states of light,' muncul di Nature Communications (2025; 16(1); DOI: 10.1038/s41467-025-66066-3), dengan penulis Robert de Mello Koch, Pedro Ornelas, Neelan Gounden, Bo-Qiang Lu, Isaac Nape, dan Andrew Forbes.
