通过量子纠缠将涡旋粒子的物理推向更高能量

结构波的物理目前受限于相对较小的粒子能量，因为现有的产生技术仅适用于软 $X$ 射线扭转光子、电子显微镜束流、冷中子或非相对论原子。具有轨道角动量的高能涡旋粒子将在原子物理、核物理、强子物理、加速器物理的众多实验中派上用场，而要产生它们需发展适用于超相对论能量和复合粒子的替代方法。本文中，我们表明原则上任意粒子的涡旋态可在螺旋波荡器中的光子发射、切伦科夫辐射、带电粒子与强激光束的碰撞以及诸如 $e\mu \to e\mu, ep \to ep, e^-e^+ \to p\bar{p}$ 等散射或湮灭过程中产生。获得它们的关键要素是由于末态粒子对之间纠缠导致的后选择协议，且在很大程度上并非过程本身。若另一粒子动量的方位角被以大误差测量或完全未被测量，则末态粒子（无论是 $\gamma$ 射线、强子、原子核还是离子）的状态变为扭转的。结果，对束流横向相干性的要求可大幅放宽，这使得在加速器和同步辐射设施中产生高能涡旋束流成为可能，从而使其成为强子与自旋研究的崭新工具。