多光子成对产生中的涡旋态及其纠缠性质

我们通过两能级模型研究圆偏振场中的多光子成对产生。所创建粒子动量分布中会出现明显的离散环形结构，其中环半径主要由吸收光子数控制（能量守恒），也可由所创建对的自旋所调制。当两粒子自旋均与场旋转方向一致时，这些多光子环会变窄；若两自旋均与该方向相反，则变宽。这种自旋调制可通过角动量守恒简单理解：若自旋与场旋转方向一致，则从吸收光子获得的轨道角动量转移给所创建粒子的量较小。所创建粒子的轨道角动量表现为动量分布相位中的涡旋结构，价值为该相位涡旋的拓扑电荷。我们还研究了所创建粒子之间的自旋纠缠，发现纠缠随粒子横向动量的增加而加强，并在不同多光子环之间发生尖锐峰值，其中相位涡旋的拓扑电荷发生变化。