一个已有200年历史的物理实验，或将助力未来计算机的研发

光学斯格明子是光场中形成的微小而稳定的漩涡状结构，形似刺猬的尖刺，因其能编码和存储信息，被视为未来光信息处理、通信与计算的重要候选单元。以往生成这类结构需依赖造价高昂、设计复杂的超材料，而南洋理工大学团队另辟蹊径：仅用一束激光照射普通小圆盘，就成功产生了光学斯格明子。该方法基于经典的‘泊松亮斑’现象——当激光照射圆形障碍物时，其阴影正中心反而出现一个亮点，这曾是19世纪证明光具有波动性（即会发生衍射）的关键实验证据。研究发现，同一泊松亮斑区域内可同时自然形成四种不同类型的光学斯格明子：自旋斯格明子（反映光的旋转特性）、斯托克斯斯格明子（描述光的偏振方向）、电场斯格明子和磁场斯格明子。计算机模拟显示，这些结构表现为箭头漩涡图案，直观呈现光的不同属性（如偏振、电场、磁场方向）在空间中的变化规律。由于光的多种物理量（强度、相位、偏振、自旋及电磁场矢量）可共同构成稳定拓扑结构，研究人员通过调节实验条件，就能精准调控斯格明子的尺寸、形状与行为。更重要的是，这四种斯格明子在同一光场中共存，使科学家首次能在统一系统中直接对比它们的形成机制、演化过程与相互作用，从而深入理解光的电、磁及其他物理属性间的内在联系。该突破不仅显著降低了光学斯格明子的研究门槛，也为拓扑光子学、先进功能材料、光信息处理及下一代光计算技术提供了新路径。