旋磁双零折射率介质中的体-时空涡旋对应

光子双零折射率介质，其介电常数和磁导率同时为零，展现出自然界中不存在的非凡特性。值得注意的是，零折射率的概念可以通过将本构参数从零标量推广到具有非零矩阵元素但行列式为零的非互易张量而大幅扩展。在此，我们实验实现了这类新型旋磁双零折射率超材料，同时具备双零折射率特性和非互易特征。作为内禀属性，这种超材料始终出现在拓扑相变的自旋-1/2狄拉克点处。我们发现并严格证明，时空反射涡旋奇点始终锚定在超材料的狄拉克点上，涡旋电荷由相变跨越的拓扑不变量跃变决定。这建立了一种独特的体-时空涡旋对应，将受保护的边界效应扩展到时间域，并专门表征拓扑相变点，使其区别于任何已有的体-边对应。基于这一对应，我们提出并实验演示了一种机制，可确定性生成中心频率和动量固定的光学时空涡旋脉冲，从而展现出无与伦比的鲁棒性。我们的发现揭示了零折射率光子学、拓扑光子学与奇点光学之间的深层联系，为通过极端参数超材料的内禀拓扑来操控时空拓扑光场开辟了道路。